CN112404802A

CN112404802A - 一种抗二次火灾的耐火建筑钢q345fre/q390fre用全位置焊焊条及其制备方法

Info

Publication number: CN112404802A
Application number: CN202011251352.6A
Authority: CN
Inventors: 陈波; 范益; 张学刚; 陈林恒; 胡鹏亮; 霍树斌; 陈佩寅; 李松; 崔强; 吉荣亮; 王国佛; 冯伟; 李伟; 孟令明; 杨再勋
Original assignee: Harbin Well Welding Co ltd; Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Harbin Well Welding Co ltd; Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2021-02-26

Abstract

一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条及其制备方法。本发明属于焊接材料技术领域。本发明为解决目前使用的耐火钢焊条不能抵抗二次火灾和抗低温性能不能满足使用要求的技术问题。本发明的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条由焊芯和药皮制备而成，所述焊芯为H08B焊芯，所述药皮由药皮粉料和钾钠水玻璃混合而成，所述药皮粉料按质量分数由35％～45％的大理石、25％～35％的萤石、3％～8％的钛白粉、2％～7％的石英、1％～3％的硅铁、5％～9％的钛铁、5％～7％的电解锰、1％～4％的钼铁、0.5％～2％的镍粉、0.5％～1％的纯碱、0.5％～1％的海藻酸钾混合而成，以上各组分的质量分数之和为100％。方法：将药皮粉料与钾钠水玻璃混合均匀，然后压涂于H08B焊芯上，再依次经过低温烘干和高温干，得到焊条。

Description

一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条及其制备方法

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条及其制备方法。

背景技术

随着国内外钢结构的大型建筑、高层建筑不断涌现,国际上钢结构的防火工艺设计受到人们的广泛重视,建筑钢结构的防火工艺设计已成为保证建筑安全的必要措施之一。普通建筑用钢受热时其强度和承载能力迅速降低,不能满足设计要求，为了提高采用普通建筑用钢建造的建筑物抵抗一次火灾甚至二次火灾的能力,使用耐火钢能保证钢材在高温下保持较高的强度水平,还可缩短建造周期,减轻建筑物质量,增加建筑的安全性,降低建造成本,具有显著的经济效益和社会效益，但国内目前在尚无能够抵抗二次火灾耐火钢相配套的焊条。

申请号为101817130的专利《一种50公斤级耐火耐候钢焊条及其制备方法》介绍了一种50公斤级耐火耐候钢焊条，但它没有涉及到二次火灾的问题，同时其低温冲击韧性仅能满足-20℃的性能需求，但不能满足-40℃的要求。因此，研发一种兼具抗低温和耐火性能的建筑钢用焊条具有重大意义。

发明内容

本发明为解决目前使用的耐火钢焊条不能抵抗二次火灾和抗低温性能不能满足使用要求的技术问题，而提供了一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条及其制备方法。

本发明的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条由焊芯和药皮制备而成，所述焊芯为H08B焊芯，所述药皮由药皮粉料和钾钠水玻璃混合而成，所述药皮粉料按质量分数由35％～45％的大理石、25％～35％的萤石、3％～8％的钛白粉、2％～7％的石英、1％～3％的硅铁、5％～9％的钛铁、5％～7％的电解锰、1％～4％的钼铁、0.5％～2％的镍粉、0.5％～1％的纯碱、0.5％～1％的海藻酸钾混合而成，以上各组分的质量分数之和为100％。

进一步限定，所述H08B焊芯的化学成分及质量百分含量为C≤0.06％、Si≤0.15％、Mn≤0.55％、S≤0.006％、P≤0.012％和余量的Fe。

进一步限定，所述药皮粉料按质量分数由35％～42％的大理石、28％～32％的萤石、3％～6％的钛白粉、2％～5％的石英、1％～3％的硅铁、6％～8％的钛铁、5％～7％的电解锰、1％～2％的钼铁、0.5％～1％的镍粉、1％的纯碱、0.5％的海藻酸钾混合而成，以上各组分的质量分数之和为100％。

进一步限定，所述药皮粉料与钾钠水玻璃的质量比为100：(20～30)。

进一步限定，所述药皮粉料与钾钠水玻璃的质量比为100：25。

进一步限定，所述钾钠水玻璃的钾钠比为3:1，模数为2.8～2.85，浓度为44.5°Be＇～45.5°Be＇。

本发明的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条的制备方法按以下步骤进行：

一、按药皮粉料的成分配比称取大理石、萤石、钛白粉、石英、硅铁、钛铁、电解锰、钼铁、镍粉、纯碱和海藻酸钾，过40目筛后混匀，得到药皮粉料；

二、将药皮粉料与钾钠水玻璃混合均匀，然后压涂于H08B焊芯上，再依次经过低温烘干和高温烘干，得到抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条。

步骤二中所述低温烘干温度为130～150℃，时间为2h～4h。

步骤二中所述高温烘干温度为300～350℃，时间为1h～2h。

本发明相比现有技术的有益效果：

1)本发明在药皮粉料中添加了大理石，提高熔渣的碱度，增加熔渣表面张力，其中大理石的加入量为35～45％，含量过高会导致脱渣困难，并且由于熔点升高，会使焊条药皮熔化不均匀，导致电弧不稳；含量过低，电弧吹力不够，保护不好，电弧不稳。

2)本发明在药皮粉料中添加了25～35％萤石，可以改善熔渣粘度及流动性，增加脱氢；含量过高熔渣太稀，覆盖变坏；含量过低时熔渣粘度太大，导致焊道成型恶化。

3)本发明在药皮粉料中添加了1～3％硅铁，作为脱氧剂，同时作为合金添加。

4)本发明的焊条通过焊条药皮向熔敷金属过渡0.20-0.40的钼、0.30-0.60的镍，使焊缝金属具备Q345FRE/Q390FRE级耐火钢相同的耐二次火灾的高温性能和-40℃的低温冲击韧性，其中600℃二次火灾屈服强度≥260MPa，-40℃冲击吸收能量平均值≥100J,与Q345FRE/Q390FRE钢母材强度匹配。

5)本发明在药皮粉料中添加了0.5～1％海藻酸钾，可以增加药皮塑性和光滑性，改善焊条的压涂性，同时海藻酸钾在焊接过程中能立即灰化，可以减少飞溅，增加电弧稳定性。

6)本发明的焊条具有优良的全位置焊接工艺性能，电弧稳定、飞溅小、套筒适中，药皮熔化均匀，焊道成型美观，焊工可操作性好，适合建筑用钢的焊接。

7)本发明通过在粉料中添加多种碳酸盐、铁合金，严格控制碳酸盐与氟化物的比例，控制熔敷金属中合金成分，提供一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条由焊芯和药皮制备而成，所述焊芯为H08B焊芯，所述药皮由药皮粉料和钾钠水玻璃混合而成，所述药皮粉料按质量分数由41％的大理石、30％的萤石、5％的钛白粉、4％的石英、3％的硅铁、7％的钛铁、6％的电解锰、2％的钼铁、0.5％的镍粉、1％的纯碱、0.5％的海藻酸钾混合而成；

其中所述H08B焊芯的化学成分及质量百分含量为C：≤0.06％、Si：≤0.15％、Mn：≤0.55％、S：≤0.006％、P：≤0.012％和余量的Fe；

所述药皮粉料与钾钠水玻璃的质量比为100：25；

所述钾钠水玻璃的钾钠比为3:1，模数为2.80，浓度为45.5°Be＇。

上述抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条的制备方法按以下步骤进行：

二、将药皮粉料与钾钠水玻璃混合均匀，然后压涂于H08B焊芯上，先在140℃下烘干3h，然后再在330℃下烘干2h，得到抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条。

分别在常温下和模拟二次火灾(600℃×3h热处理)条件处理后检测本实施方式的焊条的力学性能，结果如表1所示。

表1 焊条力学性能参数

具体实施方式二：本实施方式的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条由焊芯和药皮制备而成，所述焊芯为H08B焊芯，所述药皮由药皮粉料和钾钠水玻璃混合而成，所述药皮粉料按质量分数由45％的大理石、30％的萤石、5％的钛白粉、4％的石英、3％的硅铁、5％的钛铁、4％的电解锰、2％的钼铁、1％的镍粉、0.5％的纯碱、0.5％的海藻酸钾混合而成；

所述药皮粉料与钾钠水玻璃的质量比为100：25；

所述钾钠水玻璃的钾钠比为3:1，模数为2.80M，浓度为44.5°Be＇。

二、将药皮粉料与钾钠水玻璃混合均匀，然后压涂于H08B焊芯上，150℃下烘干2h，然后再在340℃下烘干2h，得到抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条。

分别在常温下和模拟二次火灾(600℃×3h热处理)条件处理后检测本实施方式的焊条的力学性能，结果如表2所示。

表2 焊条力学性能参数

具体实施方式三：本实施方式的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条由焊芯和药皮制备而成，所述焊芯为H08B焊芯，所述药皮由药皮粉料和钾钠水玻璃混合而成，所述药皮粉料按质量分数由38％的大理石、28％的萤石、8％的钛白粉、7％的石英、2％的硅铁、8％的钛铁、6％的电解锰、1.5％的钼铁、0.5％的镍粉、0.5％的纯碱、0.5％的海藻酸钾混合而成；

所述药皮粉料与钾钠水玻璃的质量比为100：25；

所述钾钠水玻璃的钾钠比为3:1，模数为2.85，浓度为45.5°Be＇。

二、将药皮粉料与钾钠水玻璃混合均匀，然后压涂于H08B焊芯上，130℃下烘干4h，然后再在350℃下烘干2h，得到抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条。

分别在常温下和模拟二次火灾(600℃×3h热处理)条件处理后检测本实施方式的焊条的力学性能，结果如表3所示。

表3 焊条力学性能参数

Claims

1.一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条，其特征在于，该焊条由焊芯和药皮制备而成，所述焊芯为H08B焊芯，所述药皮由药皮粉料和钾钠水玻璃混合而成，所述药皮粉料按质量分数由35％～45％的大理石、25％～35％的萤石、3％～8％的钛白粉、2％～7％的石英、1％～3％的硅铁、5％～9％的钛铁、5％～7％的电解锰、1％～4％的钼铁、0.5％～2％的镍粉、0.5％～1％的纯碱、0.5％～1％的海藻酸钾混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条，其特征在于，所述H08B焊芯的化学成分及质量百分含量为C≤0.06％、Si≤0.15％、Mn≤0.55％、S≤0.006％、P≤0.012％和余量的Fe。

3.根据权利要求1所述的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条，其特征在于，所述药皮粉料按质量分数由35％～42％的大理石、28％～32％的萤石、3％～6％的钛白粉、2％～5％的石英、1％～3％的硅铁、6％～8％的钛铁、5％～7％的电解锰、1％～2％的钼铁、0.5％～1％的镍粉、1％的纯碱、0.5％的海藻酸钾混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条，其特征在于，所述药皮粉料与钾钠水玻璃的质量比为100：(20～30)。

5.根据权利要求1所述的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条，其特征在于，所述药皮粉料与钾钠水玻璃的质量比为100：25。

6.根据权利要求1所述的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条，其特征在于，所述钾钠水玻璃的钾钠比为3:1，模数为2.8～2.85，浓度为44.5°Be＇～45.5°Be＇。

7.如权利要求1～6任意一项权利要求所述的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条的制备方法，其特征在于，该制备方法按以下步骤进行：

8.根据权利要求7所述的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条的制备方法，其特征在于，步骤二中所述低温烘干温度为130～150℃，时间为2h～4h。

9.根据权利要求7所述的一种抗二次火灾的耐火建筑钢Q345FRE/Q390FRE用全位置焊焊条的制备方法，其特征在于，步骤二中所述高温烘干温度为300～350℃，时间为1h～2h。