CN109623196A - 一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，包括药芯和外皮，所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石300‑500份、氟化钠15‑35份、氟化稀土2‑15份、钛酸硅钾25‑50份、硅锰合金100‑180份、中碳锰铁5‑16份、金属锰20‑50份、镁粉25‑60份、镍粉40‑100份、铜粉10‑30份、钛铁10‑30份、硼铁1‑5份、铁粉80‑400份；药芯焊丝熔敷金属满足Cr<0.10％。本发明所述的一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，在耐候性能满足要求的基础上，提升低温冲击韧性，可在要求‑60℃冲击韧性的耐候钢项目中广泛应用。

Description

一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝

技术领域

本发明属于焊丝生产领域，尤其是涉及一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝。

背景技术

现行国标中只有55公斤级耐候钢药芯焊丝标准，其中对多种合金成分有含量范围要求，包括对冲击韧性有不利影响的合金成分，所以导致此类钛型药芯焊丝的冲击韧性普遍受到影响。

而有些处于严寒地区的耐候钢桥梁，要求焊材同时具有优良的低温冲击韧性和耐候性，有的项目甚至对焊材提出-60℃冲击要求，针对上述实际问题，现行符合国标标准的钛型药芯焊丝不能满足要求。

因此，研发一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，具有很重要的实际意义。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，在满足耐候性能的基础上，提升低温冲击韧性，可在要求-60℃冲击韧性的耐候钢项目中广泛应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，包括药芯和外皮，所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石300-500份、氟化钠15-35份、氟化稀土2-15份、钛酸硅钾25-50份、硅锰合金100-180份、中碳锰铁5-16份、金属锰20-50份、镁粉25-60份、镍粉40-100份、铜粉10-30份、钛铁10-30份、硼铁1-5份、铁粉80-400份；所述药芯焊丝熔敷金属满足Cr<0.10％。

优选的，所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石310-450份、氟化钠18-30份、氟化稀土2-11份、钛酸硅钾28-45份、硅锰合金110-160份、中碳锰铁8-13份、金属锰25-40份、镁粉32-50份、镍粉50-80份、铜粉12-20份、钛铁15-25份、硼铁2-3份、铁粉90-370份；所述药芯焊丝熔敷金属满足Cr<0.10％。

优选的，钛酸硅钾中K₂O的质量分数为12-20％、SiO₂的质量分数为30-40％。

优选的，中碳锰铁中碳的质量分数为0.5-1.0％、锰的质量分数为≥80％。

优选的，金红石中TiO₂的质量分数为≥97％；镍粉中含有镍的质量分数为≥99.5％；铜粉中含有铜的质量分数为≥99.5％。

优选的，所述药皮包括SPCC-SD冷轧低碳钢钢带。

优选的，所述药芯占焊丝重量的比例为12-18％。

优选的，所述药芯焊丝熔敷金属满足KV₂(-60℃)≥60J。

优选的，所述药芯焊丝熔敷金属满足耐腐蚀性指数为I≥6.5，

I＝26.01(％Cu)+3.88(％Ni)+1.20(％Cr)+1.49(％Si)+17.28(％P)-7.29(％Cu)(％Ni)-9.10(％Ni)(％P)-33.39(％Cu)(％Cu)；

其中(％Cu)、(％Ni)、(％Cr)、(％Si)和(％P)分别代表Cu、Ni、Cr、Si和P的熔敷金属百分比。

相对于现有技术，本发明所述的一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝具有以下优势：

(1)本发明设计的耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，药芯焊丝熔敷金属满足耐腐蚀性指数I达到6.5以上，适用于配套耐田园大气腐蚀钢，主要用于耐田园大气腐蚀桥梁建设。

(2)本发明所述的耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，药芯焊丝熔敷金属满足KV₂(-60℃)≥60J，具有优良的低温冲击韧性，针对严寒地区，满足对冲击韧性有高要求项目的实际需求。

(3)本发明所述的耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，熔敷金属满足Cr＜0.10％，从而使焊丝熔敷金属具有良好的低温冲击韧性。试验证明，适量添加Cr可以提高焊缝金属的耐腐蚀性，但对冲击韧性不利，在-60℃时冲击值下降则更为明显，所以本发明严格控制Cr含量。

(4)本发明所述的耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，可以免除涂装工序，具有环保优势；且可以减少定期维护费用，综合成本低。

关于本发明中药芯成分的作用及含量范围的说明。

金红石：本发明中采用的金红石中TiO₂含量≥97％。在本发明中主要起造渣剂的作用，随着金红石含量的增加，增加焊渣的粘稠度，使焊丝能进行全位置焊接，而且药芯焊丝的脱渣性逐渐改善；但增加到一定程度后，熔渣的流动性变差。

钛酸硅钾：本发明中采用的钛酸硅钾中K₂O的质量分数为12-20％、SiO₂的质量分数为30-40％。在本发明中主要起稳弧作用，不同于普通稳弧剂的是该物质可使熔滴呈分散状过渡，从而使焊道成型较为平整、美观。同时本物质具有极低的含水量，从而有利于降低熔敷金属扩散氢含量以及提高产品的抗裂性。

镍粉：镍是保证熔敷金属耐腐蚀性能的主要合金元素，也是改善低温冲击韧性的合金元素。镍在含量合适时可以降低焊缝金属的韧脆转变温度，同时镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力。镍含量增加对焊肉耐候性增加效果明显，但是镍含量过高会增大熔敷金属的热裂纹倾向。

中碳锰铁：脱氧剂，可降低焊缝金属的氧含量；同时该物质与金属锰按一定比例配合使用，还具有较好的稳弧效果。

氟化钠、氟化稀土：其中的氟具有脱氢的作用，但是含量过高时，飞溅现象会较为明显；其中的稀土元素具有细化晶粒从而提高冲击韧性作用，但是加入量过高会使溶滴过渡变慢，从而影响焊接工艺性。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例来详细说明本发明。

一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，包括药芯和外皮，外皮采用SPCC-SD冷轧低碳碳钢带为原料，采用常规药芯过渡合金方式和通用的药粉规格及药芯焊丝生产工艺制作。

其中实施例1-5中，钛酸硅钾中K₂O的质量分数为12-20％、SiO₂的质量分数为30-40％；中碳锰铁中碳的质量分数为0.5-1.0％、锰的质量分数为≥80％；金红石中TiO₂的质量分数为≥97％；镍粉中含有镍的质量分数为≥99.5％；铜粉中含有铜的质量分数为≥99.5％。

实施例1

一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，包括药芯和外皮；所述药芯占焊丝总质量的12.5％；

所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石480份、氟化钠30份、氟化稀土12份、钛酸硅钾46份、硅锰合金165份、中碳锰铁14份、金属锰45份、镁粉54份、镍粉80份、铜粉20份、钛铁28份、硼铁4份、铁粉90份。

实验结果：

所述药芯焊丝熔敷金属满足Cr占总熔敷金属总质量的0.03％。药芯焊丝熔敷金属抗拉强度590MPa，屈服强度500MPa，延伸率25.0％，KV₂(-60℃)91J。

耐腐蚀性指数I：6.90。

实施例2

一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，包括药芯和外皮；所述药芯占焊丝总质量的13.8％；

所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石420份、氟化钠27份、氟化稀土6份、钛酸硅钾40份、硅锰合金150份、中碳锰铁12份、金属锰38份、镁粉45份、镍粉63份、铜粉16份、钛铁24份、硼铁3份、铁粉185份。

实验结果：

所述药芯焊丝熔敷金属满足Cr占总熔敷金属总质量的0.02％。药芯焊丝熔敷金属抗拉强度581MPa，屈服强度492MPa，延伸率27.5％，KV₂(-60℃)107J。

耐腐蚀性指数I：6.75。

实施例3

一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，包括药芯和外皮；所述药芯占焊丝总质量的15.0％；

所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石370份、氟化钠24份、氟化稀土4份、钛酸硅钾35份、硅锰合金132份、中碳锰铁10份、金属锰30份、镁粉40份、镍粉58份、铜粉15份、钛铁20份、硼铁2份、铁粉250份。

实验结果：

所述药芯焊丝熔敷金属满足Cr占总熔敷金属总质量的0.02％。药芯焊丝熔敷金属抗拉强度572MPa，屈服强度490MPa，延伸率27.0％，KV₂(-60℃)112J。

耐腐蚀性指数I：6.80。

实施例4

一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，包括药芯和外皮；所述药芯占焊丝总质量的16.3％；

所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石340份、氟化钠22份、氟化稀土4份、钛酸硅钾32份、硅锰合金121份、中碳锰铁9份、金属锰28份、镁粉37份、镍粉53份、铜粉14份、钛铁18份、硼铁2份、铁粉310份。

实验结果：

所述药芯焊丝熔敷金属满足Cr占总熔敷金属总质量的0.03％。药芯焊丝熔敷金属抗拉强度580MPa，屈服强度491MPa，延伸率27.5％，KV₂(-60℃)100J。

耐腐蚀性指数I：6.81。

实施例5

一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，包括药芯和外皮；所述药芯占焊丝总质量的17.6％；

所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石315份、氟化钠20份、氟化稀土3份、钛酸硅钾30份、硅锰合金113份、中碳锰铁9份、金属锰26份、镁粉34份、镍粉51份、铜粉13份、钛铁17份、硼铁2份、铁粉361份。

实验结果：

所述药芯焊丝熔敷金属满足Cr占总熔敷金属总质量的0.02％。药芯焊丝熔敷金属抗拉强度567MPa，屈服强度485MPa，延伸率27.5％，KV₂(-60℃)118J。

耐腐蚀性指数I：6.78。

对照例1

所述药芯占焊丝总质量的15％；所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石370份、氟化钠24份、氟化稀土4份、钛酸硅钾35份、硅锰合金132份、中碳锰铁10份、金属锰30份、镁粉40份、镍粉58份、铜粉15份、钛铁20份、硼铁2份、铁粉238份、高碳铬铁12份。

对照例2

所述药芯占焊丝总质量的15.1％；所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石370份、氟化钠24份、氟化稀土4份、钛酸硅钾35份、硅锰合金132份、中碳锰铁10份、金属锰30份、镁粉40份、镍粉58份、铜粉15份、钛铁20份、硼铁2份、铁粉234份、金属铬16份。

表1实施例3、对照例1、对照例2和对照例3中熔敷金属中Cr含量对力学性能的影响

通过表1的对比可以得知，本发明通过调控药芯组分的种类以及组分含量的纯度来保证熔敷金属中Cr含量满足小于0.1％，以达到KV₂(-60℃)≥60J。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，其特征在于：包括药芯和外皮，所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石300-500份、氟化钠15-35份、氟化稀土2-15份、钛酸硅钾25-50份、硅锰合金100-180份、中碳锰铁5-16份、金属锰20-50份、镁粉25-60份、镍粉40-100份、铜粉10-30份、钛铁10-30份、硼铁1-5份、铁粉80-400份；药芯焊丝熔敷金属满足Cr<0.10％。

2.根据权利要求1所述的一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，其特征在于：所述药芯包括如下重量份数的组分：金红石310-450份、氟化钠18-30份、氟化稀土2-11份、钛酸硅钾28-45份、硅锰合金110-160份、中碳锰铁8-13份、金属锰25-40份、镁粉32-50份、镍粉50-80份、铜粉12-20份、钛铁15-25份、硼铁2-3份、铁粉90-370份；药芯焊丝熔敷金属满足Cr<0.10％。

3.根据权利要求1所述的一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，其特征在于：钛酸硅钾中K₂O的质量分数为12-20％、SiO₂的质量分数为30-40％。

4.根据权利要求1所述的一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，其特征在于：中碳锰铁中碳的质量分数为0.5-1.0％、锰的质量分数为≥80％。

5.根据权利要求1所述的一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，其特征在于：金红石中TiO₂的质量分数为≥97％；镍粉中含有镍的质量分数为≥99.5％；铜粉中含有铜的质量分数为≥99.5％。

6.根据权利要求1所述的一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，其特征在于：所述药皮包括SPCC-SD冷轧低碳钢钢带。

7.根据权利要求1所述的一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，其特征在于：所述药芯占焊丝重量的比例为12-18％。

8.根据权利要求1所述的一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，其特征在于：药芯焊丝熔敷金属满足KV₂(-60℃)≥60J。

9.根据权利要求8所述的一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝，其特征在于：药芯焊丝熔敷金属满足耐腐蚀性指数为I≥6.5，

I＝26.01(％Cu)+3.88(％Ni)+1.20(％Cr)+1.49(％Si)+17.28(％P)-7.29(％Cu)(％Ni)-9.10(％Ni)(％P)-33.39(％Cu)(％Cu)；

其中(％Cu)、(％Ni)、(％Cr)、(％Si)和(％P)分别代表Cu、Ni、Cr、Si和P的熔敷金属百分比。