CN107755918A - 可大电流焊接的耐候气保焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可大电流焊接的耐候气保焊丝，其焊丝以量百分比为计的化学成分为：C ≤0.1%，Si 0.65‑1.35%，Mn 1.0~2.0%，S 0.01‑0.05%，P 0.01‑0.05%，Ti 0.02~0.3%，Cu 0.2‑0.5%，余量为Fe及杂质元素。搭配50%或以上比例的惰性混合气体，该焊丝可适应电流300‑600A，速度30‑60cm/min的高速焊接。本技术可应用于工程机械、建筑和桥梁等领域用超高强度钢板的焊接。

Description

可大电流焊接的耐候气保焊丝
技术领域
本发明涉及耐候气保焊丝，属于焊接材料技术领域，特别是涉及一种可适应大电流焊接的气体保护焊用实芯焊丝
背景技术
采用耐候钢可免除保护涂层，缩短工期，降低生产成本。目前，耐候钢逐渐在大型焊接结构中得到应用，如桥梁、建筑等；而此类钢板的大规模应用，离不开焊接用耐候气体保护焊丝。
耐候气体保护焊丝需要在满足普通力学性能的条件下，其焊接接头应具有与母材相当的耐候性。现有技术200310108200.0，201410013357.x，200710010787.x，200810047484.x，200910187781.9和201310057555.5提供了高强度高韧性的气保焊丝，覆盖强度级别550-700MPa，-60℃低温韧性。但现有技术存在以下不足：1)用于电流280A以下的焊接；2)基本采用Cr-Cu-Ni系合金设计，成本高。适应300A以上大电流焊接的耐候气保焊丝未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可大电流焊接、低成本的耐候气保焊丝，为行业提供一种高效、低成本的焊接材料和手段。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种可大电流焊接的耐候气保焊丝，其焊丝以量百分比为计的化学成分为：C≤0.1％，Si 0.65-1.35％，Mn 1.0～2.0％，S 0.01-0.05％，P 0.01-0.05％，Ti 0.02～0.3％，Cu 0.2-0.5％，余量为Fe及杂质元素。
一种可大电流焊接的耐候气保焊丝，其焊丝以量百分比为计的化学成分为：C≤0.1％，Si 0.65-1.35％，Mn 1.0～2.0％，S 0.016-0.05％，P 0.02-0.05％，Ti 0.02～0.2％，Cu 0.2-0.5％，余量为Fe及杂质元素。
一种可大电流焊接的耐候气保焊丝，其焊丝以量百分比为计的化学成分为：C≤0.1％，Si 0.65-1.35％，Mn 1.0～2.0％，S 0.016-0.05％，P 0.02-0.05％，Ti0.02～0.2％，Cu 0.2-0.5％，以及Ni,Cr和Mo中的一种或以上，含量0.3～1.0％，余量为Fe及杂质元素。
一种可大电流焊接的耐候气保焊丝，其焊丝以量百分比为计的化学成分为：C≤0.1％，Si 0.65-1.35％，Mn 1.0～2.0％，S 0.01-0.05％，P 0.01-0.05％，Ti 0.02～0.1％，Cu 0.2-0.5％，以及Ni,Cr和Mo中的一种或以上，含量0.3～1.0％，余量为Fe及杂质元素。
该焊丝焊接电流300-600A，焊接速度30-60cm/min。保护气氛选用含有50％或以上比例的惰性气体的混合气体。
C：高含量不利于耐候性能。当其含量≥0.1％时，会显著降低焊缝金属的耐候性能，同时降低焊接接头的低温冲击韧性。因此，优选其成分小于0.1％。
Si：一方面是脱氧、另一方面是增加耐候性能。当其含量低于0.65％时，对于耐候性能提升不明显；当其含量高于1.35％时，会显著促进侧板条铁素体的生成，恶化焊缝金属性能。因此，优选其成分为0.65-1.35％。
Mn：在焊缝中是有效的强度增加元素和脱氧元素，有利于细化焊缝组织。但过高的Mn含量会使焊缝韧性降低，并增加焊缝的裂纹敏感性，因此优选Mn含量为1.0～2.0％。
S：是本发明中的重要元素之一。该元素在现有技术中，通常作为不可避免的杂质元素被引入，对其要求是越低越好。但在本发明中，却是关键元素。
硫元素是表面活性元素，在焊丝中添加硫元素可以降低焊接接熔池表面张力、提高熔池流动性、减少咬边，改善焊缝成形。尤其是当电流增加到300A以 上时，焊缝咬边现象严重，添加硫元素可有效解决这个问题。
当其含量低于0.01％时，其对于焊接熔池的改善效果不明显；当其含量超过0.05％时，一方面会产生红脆现象，另一方面会产生大量硫化锰夹杂、并引起严重偏析，直接影响焊接接头的力学性能。因此其含量为0.01～0.05％。
特别的，当硫含量高于0.016％时，其改善大电流焊接状态下的焊接熔池流动性，及焊道表面成型性能更加优异。优选含量控制在0.016-0.05％效果更好。
P：是本发明中的重要元素之一。该元素在现有技术中，通常作为不可避免的杂质元素被引入，对其要求是越低越好。但在本发明中，却是关键元素。
磷是提高耐候性能最有效、最廉价的元素。当其含量低于0.01％时，其对于耐候性能提高不明显；当其含量超过0.05％时，会显著降低焊缝金属的强度、塑性和韧性，对整体力学性能控制不利。因此其含量为0.01～0.05％。
特别的，当其含量超过0.02％时，提高耐候性能明显，这时可降低Cu,Cr和Ni的加入量，起到降低成本的效果。优选含量控制在0.02-0.05％效果更好。
Ti：是本发明中的重要元素之一。添加钛元素，可有效减少焊接电弧气氛中的氧原子，从而减少气体飞溅的产生。另一方面，其可增加焊接熔池粘度、降低流动性，与硫元素同时添加，可以平衡控制焊接熔池的粘度和流动性，从而兼顾焊接熔深、余高和焊道表面铺展性。
当其含量低于0.02％时，效果不明显。当其含量高于0.3％时，焊接熔池流动性明显降低，已不能适应大电流高速焊接。因此其含量为0.02～0.3％。
特别的，当其含量低于0.2％时，焊接电弧稳定性、焊接熔池流动性均处在稳定阶段。优选含量控制在0.02-0.2％效果更好。
Ni,Cr和Mo：均能有效提高材料的耐候性能，添加量低于0.3，其对于耐候性能的贡献不足；含量超过1.0％，会显著降低焊接熔池流动性，从而影响焊 接成型性能。因此，优选含量0.3～1.0％。
本发明中还对焊接电流和焊接速度提出要求，即焊接电流300-600A，焊接速度30-60cm/min。
本发明中还对保护气体提出要求，即含有50％或以上比例的惰性气体的混合气体。
本发明的优点及有益效果：
1.本发明采用S-Ti设计，克服了焊接电流300A以上焊道表面咬边、成型不美观、高飞溅的缺点。一方面可将焊接速度从目前的30cm/min提高到60cm/min，提高一倍以上；另一方面，可将保护气体中惰性气体含量从80％降低到50％左右。
2.本发明采用Si-P-Cu设计，克服了现有Ni-Cr-Cu贵重合金体系，降低了成本、拓展了应用面。
3.本发明采用可广泛应用于工程机械、建筑桥梁等领域。
具体实施方式
以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
所述气保焊丝经冶炼成钢锭、冶炼钢坯放入加热炉加热、高速无扭转轧机轧制成盘条。盘条经剥壳、酸洗、拉拔、镀铜制成直径为0.8～1.6mm成品焊丝。
焊接试验选用6-20mm厚耐候钢板作为母材。焊接电流300-600A，焊接速度30-60cm/min。采用含有50％以上惰性气体含量的混合气体作为保护气氛。
实施例1-9：
焊丝化学成分见表1、焊接工艺见表2、焊接工艺性能见表3。
焊后经无损检验和组织观察未发现裂纹、未熔合等缺陷。焊道表面平滑。
对比例1-4：
焊丝化学成分见表1、焊接工艺见表2、焊接工艺性能见表3
焊后经无损检验和组织观察未发现裂纹、未熔合等缺陷。但有咬边、飞溅等现象。
通过上述实施例和对比例可知，本发明大电流耐候钢用气保焊丝，采用50％及以上比例混合气体保护，可适用于焊接电流300-600A，焊接速度30-60cm/min的高速焊接。可广泛应用于铁道车辆、工程机械、建筑和桥梁等高强钢领域
表1实施例焊丝化学成分
表2实施例焊接工艺参数
表3焊接工艺性能
电弧稳定性 焊接飞溅 熔滴均匀性 润湿性 成型性 综合表现
实施例1 好 好 好 好 好 √
实施例2 一般 好 好 好 好 √
实施例3 好 好 一般 好 好 √
实施例4 好 一般 好 好 好 √
实施例5 好 好 好 一般 好 √
实施例6 好 好 一般 好 一般 √
实施例7 一般 好 好 好 好 √
实施例8 好 好 一般 好 一般 √
实施例9 好 好 好 好 好 √
对比例1 一般 差 好 好 好 ×
对比例2 差 好 一般 差 一般 ×
对比例3 好 一般 差 一般 一般 ×
对比例4 好 好 一般 好 差 ×
(备注：各项指标分三个档评价，即“好”，“一般”和“差”，全部指标均为“一般”或以上，其综合表现为“√”，否则为“×”) 。

Claims (5)

1.一种可大电流焊接的耐候气保焊丝，其焊丝以量百分比为计的化学成分为：C ≤0.1%，Si 0.65-1.35%，Mn 1.0~2.0%，S 0.01-0.05%，P 0.01-0.05%，Ti 0.02~0.3%，Cu 0.2-0.5%，余量为Fe及杂质元素。
2.一种可大电流焊接的耐候气保焊丝，其焊丝以量百分比为计的化学成分为：C ≤0.1%，Si 0.65-1.35%，Mn 1.0~2.0%，S 0.016-0.05%，P 0.02-0.05%，Ti 0.02~0.2%，Cu0.2-0.5%，余量为Fe及杂质元素。
3.一种可大电流焊接的耐候气保焊丝，其焊丝以量百分比为计的化学成分为：C ≤0.1%，Si 0.65-1.35%，Mn 1.0~2.0%，S 0.016-0.05%，P 0.02-0.05%，Ti 0.02~0.2%，Cu0.2-0.5%，以及Ni, Cr和Mo中的一种或以上，含量 0.3~1.0%，余量为Fe及杂质元素。
4.根据权利要求1-3所述的一种高工艺性能气保焊丝，其特征是：焊接电流300-600A，焊接速度30-60cm/min。
5.根据权利要求1-4所述的一种高工艺性能气保焊丝，其特征是：保护气氛选用含有50%或以上比例的惰性气体的混合气体。
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CN115369330A (zh) * 2022-10-24 2022-11-22 张家港荣盛特钢有限公司 一种高焊接性能的90公斤级气保焊丝及其制备方法

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