一种630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝及应用，该药芯焊丝包括碳钢外皮和填充于碳钢外皮内的药芯，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：金红石14～18％，钛酸钙20～26％，氟化钙1～4％，长石4～8％，锆英砂1～4％，镁粉4～7％，硅铁4～8％，高碳锰铁1～4％，金属锰8～14％，碳化铬1～4％，镍粉6～10％，铜粉1～4％，钛铁2～6％，硼铁4～8％，余量为铁粉。该发明专利技术采用TiO2‑

【技术实现步骤摘要】
一种630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝及其应用


[0001]本专利技术属于焊接材料制造
，具体涉及一种630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝及其应用。

技术介绍

[0002]桥梁钢结构常在工业大气、海洋大气、酸雨、雾霾等环境中长期服役，钢的腐蚀成为其损坏失效的主要原因，而涂装使用又会导致环境污染，后期维护困难且成本较高。耐候钢除了具备良好的力学性能，还具有优良的焊接性能，尤其是耐腐蚀性能和疲劳性能较普通桥梁钢提高3～8倍，能够抗工业大气、酸雨、海洋及海水腐蚀，适合在大跨度海上工程中使用，安全性较高、维护费用较低。
[0003]随着桥梁跨度和设计承载能力的不断提高，国内外大型钢结构桥梁向全焊接和高技术参数方向发展，对桥梁结构的安全可靠性及长寿性要求越来越严格。新一代桥梁钢板不仅应具有高强度而且要达到轻量化，同时还要具备优良的低温韧性、焊接性、裂纹止裂性能和耐腐蚀性，部分钢材冶炼单位已完成更高屈服强度级别Q500qNH耐候钢的开发。
[0004]当前能配套Q500qNH耐候钢的药芯焊丝都是钛型酸性渣系，其焊接工艺性能优良，但焊缝的低温冲击韧性和抗裂性能较差且存在不稳定的缺陷。钛钙型碱性渣系的焊缝低温冲击韧性和抗裂性能优良稳定，焊接操作性能良好，然而，目前能配套Q500qNH耐候钢的钛钙型药芯焊丝未见报道。因此，有必要开发一种可以配套Q500qNH耐候钢的钛钙型药芯焊丝。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供了一种630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝，包括碳钢外皮和填充于碳钢外皮内的药芯，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：金红石14～18％，钛酸钙20～26％，氟化钙1～4％，长石4～8％，锆英砂1～4％，镁粉4～7％，硅铁4～8％，高碳锰铁1～4％，金属锰8～14％，碳化铬1～4％，镍粉6～10％，铜粉1～4％，钛铁2～6％，硼铁4～8％，余量为铁粉。
[0008]进一步的，所述碳钢外皮采用SPCC钢带。
[0009]进一步的，所述药芯的质量为药芯焊丝总质量的14.5～15.0％。
[0010]进一步的，所述高碳锰铁中C的质量百分比为6～7％，Mn的质量百分比为65～75％，高碳锰铁的颗粒粒径为75～150μm。
[0011]进一步的，所述碳化铬中的C的质量百分比为10～11％，Cr的质量百分比为88～90％，碳化铬的颗粒粒径为75～150μm。
[0012]具体的，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：金红石16％，钛酸
钙24％，氟化钙2％，长石7％，锆英砂3％，镁粉5％，硅铁6％，高碳锰铁2％，金属锰10％，碳化铬2％，镍粉7％，铜粉2％，钛铁4％，硼铁6％，余量为铁粉。
[0013]具体的，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：金红石18％，钛酸钙22％，氟化钙4％，长石4％，锆英砂1.5％，镁粉4％，硅铁4.5％，高碳锰铁2.5％，金属锰14％，碳化铬1.5％，镍粉6％，铜粉2.5％，钛铁6％，硼铁8％，余量为铁粉。
[0014]具体的，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：金红石14％，钛酸钙26％，氟化钙3％，长石6.5％，锆英砂2.5％，镁粉7％，硅铁7％，高碳锰铁3％，金属锰8％，碳化铬2.5％，镍粉8％，铜粉2％，钛铁3％，硼铁5％，余量为铁粉。
[0015]另外，本专利技术还提供了上述630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝的应用，焊接时采用纯度99.5％以上的CO2气体保护焊，焊接电流为240～260A，焊接电压为27～29V，焊接速度为27～30cm/min。
[0016]本专利技术630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝中药芯配方的设计原理如下：
[0017]本专利技术采用TiO2‑
CaO钛钙型碱性渣系，该渣系的药芯焊丝全位置焊接工艺操作性好，同时综合力学性能优良和稳定。
[0018]药芯中金红石主要成分是TiO2，作为造渣剂和稳弧剂使用，TiO2的加入可以提高电弧的稳定性，改善熔渣流动性和覆盖性，改善焊缝的表面质量，可确保具有良好的全位置焊接工艺适用性。
[0019]药芯中加入适量钛酸钙和氟化钙可使之成为弱碱性渣系，确保具有良好的低温冲击韧性和抗裂性；氟化钙可降低熔渣的共熔点，降低熔渣的粘度和表面张力，有利于改善焊缝脱渣性和焊缝表面成形；氟化钙在高温的作用下可以分解形成F
－
，可与H
+
结合为非常稳定的HF，起到焊缝去氢和提高抗压痕的作用，显著提高焊缝的低温韧性。
[0020]长石的主要成分是SiO2，同时还有Al2O3、K2O、Na2O，也是熔渣的主要成分，能调节熔渣熔点和黏度，提高电弧电压和细化熔滴，焊接飞溅小，改善焊缝成形，使熔渣具有良好的覆盖性。
[0021]锆英砂主要成分是ZrO2和SiO2，通常ZrO2含量大于60％，ZrO2能够显著提高焊缝的脱渣性和全位置焊接工艺性。
[0022]镁粉是强脱氧剂，Mg的氧化物为碱性，进入熔渣会提高其碱度，从而提高焊缝金属低温韧性。
[0023]硅铁作为渗合金剂，同时具有脱氧作用，其质量百分含量高于8％时，会提高熔渣的酸度和粘度，抗拉强度过高，焊缝冲击韧性下降，其质量百分含量低于4％时，会导致焊缝强度达不到要求。
[0024]高碳锰铁、金属锰是主要脱氧剂，同时具有渗合金作用，用于降低焊缝金属的含氧量，增加焊缝金属强度和抗裂性，提高低温冲击韧性；并且在本专利技术中，选用高碳锰铁中C的质量百分比为6～7％，Mn的质量百分比为65～75％，和碳化铬搭配保证焊缝中C元素稳定过渡，使所形成的熔敷金属中C含量保持在0.045wt％以上，保证焊缝强度和冲击韧性稳定；高碳锰铁的颗粒粒径为75～150μm，有利于粉料流动性，可使得粉料填充稳定。
[0025]碳化铬中Cr能够在钢的表面形成致密的氧化膜，提升电极电位，产生钝化效果，由于Cr能部分取代Fe而形成铬铁羟基氧化物，使锈层具有阳离子选择性，阻止Cl
－
、SO
42
‑
、向基体表面渗透而使锈层具有保护作用；在本专利技术中，选用碳化铬中的C的质量百分比为10～
11％，Cr的质量百分比为88～90％，相比于使用石墨过渡C元素和金属铬过渡Cr元素，碳化铬过渡C元素和Cr元素更加稳定，且粉料流动性比单一使用石墨和金属铬要更好；碳化铬的颗粒粒径为75～150μm，有利于粉料流动性，可使得粉料填充稳定。
[0026]镍粉中Ni可降低低温脆性转变温度，能提高焊缝金属的强度和低温冲击韧性，同时加入适量的Ni，可以提高其在含盐大气中的耐腐蚀能力。
[0027]铜粉中Cu能显著提高焊缝耐蚀性，Cu富集于钢表面形成一层致密的氧化铜中间层，从而减缓或阻碍腐蚀介质继续向基体侵蚀。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝，其特征在于，包括碳钢外皮和填充于碳钢外皮内的药芯，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：金红石14～18％，钛酸钙20～26％，氟化钙1～4％，长石4～8％，锆英砂1～4％，镁粉4～7％，硅铁4～8％，高碳锰铁1～4％，金属锰8～14％，碳化铬1～4％，镍粉6～10％，铜粉1～4％，钛铁2～6％，硼铁4～8％，余量为铁粉。2.如权利要求1所述的630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝，其特征在于，所述碳钢外皮采用SPCC钢带。3.如权利要求1所述的630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的质量为药芯焊丝总质量的14.5～15.0％。4.如权利要求1所述的630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝，其特征在于，所述高碳锰铁中C的质量百分比为6～7％，Mn的质量百分比为65～75％，高碳锰铁的颗粒粒径为75～150μm。5.如权利要求1所述的630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝，其特征在于，所述碳化铬中的C的质量百分比为10～11％，Cr的质量百分比为88～90％，碳化铬的颗粒粒径为75～150μm。6.如权利要求1所述的630MPa级耐候钢用钛钙型药芯焊丝，其特征在于，所述药芯成分及...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈成，杨恒闯，续杰，张翔，刘东，王玲艳，蔡俊，杨宗全，
申请(专利权)人：武汉铁锚焊接材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：