一种５０公斤级全位置焊耐火耐候钢药芯焊丝制造技术

本发明专利技术公开了一种５０公斤级全位置焊接耐火耐候钢专用药芯焊丝，本发明专利技术药芯焊丝由优质超低碳冷轧钢带制成的外皮和药芯构成，药芯由下列质量百分比的组分组成：ＴｉＯ２：２５～４０％、硅铝酸盐：５～１５％、铝酸盐：２～８％、锆酸盐：２～１０％、氟化物：１．５～４％、碳酸盐：１～４％、Ｍｎ：５～１５％、Ｓｉ：４～１０％、Ｍｏ：２～５％、Ｃｕ：０．５～３％和Ｆｅ：２５～４５％；本发明专利技术焊丝焊接工艺优良、抗裂性能优良、焊缝金属具有良好的耐火耐候性能，是与５０公斤级耐火耐候钢配套的专用药芯焊丝。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊接材料领域。特别涉及一种50公斤级全位置焊接耐火耐候钢专用 药芯焊丝。
技术介绍
随着工业技术的发展和城市人口的快速增长，推动了城市建筑趋向高层化，大型 化发展。高层和超高层建筑采用钢结构代替钢筋混凝土结构，可以提高建筑物的安全性和 耐久性，但也带来了不容忽视的防火问题。以往在建造钢结构建筑时由于普通的钢材没有 耐火耐候性能。为了耐大气腐蚀，就要在钢材的表面刷涂耐候涂料并每隔一段时间重新再 次刷涂以保证耐大气腐蚀性能。而为了使这种钢结构具有一定的耐火性能，通常只能采用 包裹隔热材料的办法，这种包裹方法只能用于某些局部的地方，不能保证钢结构整体都具 有耐火性能。为了适应国家钢结构建筑发展的需要，我国钢铁行业开发了具有优良的耐大气腐 蚀和良好的耐高温性能的钢材，但目前国内现有的焊材却不能够与之匹配，能够耐大气腐 蚀的焊材却不能够耐高温，具有耐高温性能的焊材却不能耐大气腐蚀，缺少既耐大气腐蚀 又耐高温的50公斤级焊材。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人经过大量的实验研究工作，研制了一种与50公斤级 耐火耐候钢配套的专用药芯焊丝。本专利技术的目的在于提供一种50公斤级全位置焊耐火耐候钢药芯焊丝，本专利技术焊 丝焊接工艺优良、抗裂性能优良、焊缝金属具有良好的耐火耐候性能。本专利技术药芯焊丝由优质超低碳冷轧钢带制成的外皮和药芯构成，药芯由下列质量 百分比的组分组成=TiO2 25 40 %、硅铝酸盐5 15 %、铝酸盐2 8 %、锆酸盐2 10 %、 氟化物1. 5 4%、碳酸盐1 4%、Mn 5 15%、Si 4 10%、Mo 2 5%、Cu 0. 5 3%,Fe 25 45%。为了获得更好的焊接效果，组分优选=TiO2 30 38%、硅铝酸盐6 11%、铝酸 盐2 5%、锆酸盐2 6%、氟化物1. 5 3%、碳酸盐1 4%、Mn 5 ll%、Si :4 8%,Mo 2. 2 4. 5%, Cu 0. 8 2. 5%, Fe 25 40%。本专利技术焊丝在制备时没有特殊要求，采用行业内通用的制造工艺即可实现本专利技术的优点和特点1.本专利技术通过药芯药粉向熔敷金属过渡适量的钼、铜及其他合金元素，使焊缝金 属得到良好的耐火耐候性能，其中耐火性达到600°C保温一小时，屈服强度大于230MPa，延 伸率大于25% ；耐大气腐蚀性能采用增重法测定，试验为120个周期，在模拟工业大气的特 定环境下，熔敷金属的腐蚀增重速度大大优于普碳钢同时也优于目前50公斤级耐火耐候 钢2.本专利技术通过对焊丝药芯组分的调整，控制焊缝金属锰、硅、钼、铜等合金含量，保 证熔敷金属的最小抗拉强度大于490MPa、延伸率大于20%、常温冲击韧性Akv彡47J，使焊 缝金属具有优良的抗裂性能。3.本专利技术能够进行全位置焊接，具有优良的焊接工艺性能，电弧稳定、飞溅小，易 脱渣，焊缝成型美观。本专利技术的工作原理及实施TiO2做为药芯的重要组分，其主要作用是稳定电弧、造渣、调整熔渣的物理性能，改善焊缝成形和减少焊接飞溅，提高全位置施焊性能。当TiO2含量低于25%时，上述作用 不明显，不能满足工艺要求。反之，若TiO2超过40%，会增大飞溅和破坏渣的复盖性能甚至 会引起焊缝缺陷。根据试验结果，TiO2加入量一般为25 40%。硅铝酸盐能使渣与焊缝具有好的亲和力，能使焊缝得到良好的成形。当其含量适 宜时对熔滴有明显的细化作用，原因是其所含的SiO2及K20、Na2O使熔滴的表面张力减小， 因而熔滴质量减小及存在时间缩短熔滴被细化。加入量小于5%和大于15%都会破坏焊缝 成形并使飞溅增大。一般加入量5 15%。铝酸盐也是一种重要的熔渣形成组分，它能提高渣的凝固程度而不改变其粘度， 并改善脱渣能力，但其不溶于液态铁中且不易上浮造成夹渣。因此，加入量不能过高。一般 加入量为2 6%。锆酸盐是耐高温的氧化物之一，其熔点高达2700°C，适量加入会使电弧的稳定性 提高并可细化熔滴、使渣的粘度处于良好状态，在立焊、仰焊时阻止熔渣下淌。加入量大于 10%会增大飞溅，破坏焊缝成形。一般加入量2 10%。氟化物具有调整熔渣的流动性及除氢的作用并调整熔渣的碱度以提高熔敷金属 的抗裂性。加入量大于4%会引起飞溅增大且不利于全位置施焊。一般加入量为1. 5 4%。碳酸盐为碱性氧化物，是为了调整熔渣的碱度而加入的，有提高熔敷金属冲击韧 性的作用。加入量大于4%会明显增大飞溅颗粒，影响工艺性。Mn，作为脱氧剂可使焊接金属的含氧量降低而使韧性提高，作为渗合金剂可有效 提高焊接金属的强度。Mn含量低于5%既不能保证强度也使韧性大幅降低，不能满足要求。 若锰含量超过11%，则焊接金属的强度变得过高而使韧性劣化。Si，作为脱氧剂可使焊接金属的含氧量降低而使韧性提高，作为渗合金剂可提高 焊接金属的强度。Si含量低于4%使韧性大幅降低，不能满足要求。若Si含量超过8%，则 焊接金属的强度变得过高飞溅增大而使工艺劣化。Mo是铁素体形成元素也是提高热强性最重要的合金元素之一，耐热钢中一般都含 有钼元素。钼在钢中大部分固溶于基体，强化铁素体，在晶界偏聚，可起强化晶界作用，从 而提高蠕变强度，钼同时能以细小的碳化物形式产生弥散强化作用。本研究钼含量若小于 2. 2 %会造成强度不合格并影响焊缝金属的热强性。若大于4. 5 %，焊缝金属的强度大大超 出规定标准并使延伸率和冲击韧性恶化。Cu元素是一种良好的耐大气腐蚀的元素，向焊缝金属中过渡适量的铜元素会明显 提高焊缝金属的耐大气腐蚀性能。在本研究中，铜含量小于0. 8%不符合耐腐蚀标准，大于 2. 5%会恶化焊缝金属的塑性及韧性。Fe元素为余量，起填充之用。填充量为28-36%。2.渣系的确定本研究采用钛钙型渣系即主要成分为=TiO2-硅铝酸盐-铝酸盐_锆酸盐_碳酸盐，以保证焊丝具有优良的焊接工艺和全位置操作性。适当加入碳酸盐 主要是为了提高熔敷金属的抗裂性。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面以实施例进一步说明本专利技术，但不限制本专利技术。实施例1-4 50公斤级全位置焊耐火耐候钢药芯焊丝的制备采用焊丝生产行业内通用的制造工艺，采用表1所示成分的优质超低碳冷轧钢带 为外表钢带，并按表2的配比取药芯各组分，制备成药芯焊丝。表1、超低碳冷轧钢带化学成分(质量分数％ )<table>table see original document page 5</column></row><table>表2实施例1-4药芯混合粉组分百分比<table>table see original document page 5</column></row><table><table>table see original document page 6</column></row><table>按行业常规方法测试实施例1-4制得的焊丝的各项力学性能指标结果见表3。表3熔敷金属力学性能<table>table see original document page 6</column></row&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种５０公斤级全位置焊耐火耐候钢药芯焊丝，由优质超低碳冷轧钢带制成的外皮和药芯构成，其特征在于药芯由下列质量百分比的组分组成：ＴｉＯ↓［２］２５～４０％、硅铝酸盐５～１５％、铝酸盐２～８％、锆酸盐２～１０％、氟化物１．５～４％、碳酸盐１～４％、Ｍｎ５～１５％、Ｓｉ４～１０％、Ｍｏ２～５％、Ｃｕ０．５～３％、Ｆｅ２５～４５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑子行，杨新禄，崔伟，张春田，柳江，马恒胜，
申请(专利权)人：天津大桥焊材集团有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]