技术摘要：
本发明提供了一种高强耐候钢气保护药芯焊丝，包括合金钢外皮和药芯，合金钢外皮占药芯焊丝总质量85～87％，药芯占药芯焊丝总质量13～15％，药芯的成分及含量占药芯总质量百分比如下：轻稀土氧化物：0.5～2％，氧化铋：0.2～0.6％，钇粉：0.5～1.5％，钛粉：0.5～1％， 全部
背景技术：
耐候钢具有耐大气腐蚀的能力，可用于制造车辆、桥梁、塔架、集装箱等钢结构的 低合金结构钢。耐候钢在大气中具有更优良的抗蚀性能，钢材使用寿命提高一倍以上，表面 无需喷涂耐腐蚀的化工油漆，减少对环境的污染。 目前国内与800MPa级耐候钢配套的焊接材料以焊条为主，没有与之配套的药芯焊 丝。考虑到药芯焊丝的焊接效率高、飞溅小，成型美观操作方便等优点，本发明研制了一种 与800MPa级耐候钢配套的药芯焊丝，替代美国进口产品。
技术实现要素：
针对现有缺少800MPa级耐候钢配套药芯焊丝，本发明提供了一种高强耐候钢气保 护药芯焊丝，其焊缝金属力学性能稳定，扩散氢含量低。 本发明技术方案提供了一种高强耐候钢气保护药芯焊丝，包括合金钢外皮和药 芯，合金钢外皮占药芯焊丝总质量85～87％，药芯占药芯焊丝总质量13～15％，药芯的成分 及含量占药芯总质量百分比如下：轻稀土氧化物：0.5～2％，氧化铋：0.2～0.6％，钇粉：0.5 ～1.5％，钛粉：0.5～1％，金红石：35～55％，萤石：1～2％，长石：2～6％，锆英砂1～2％，电 解锰4～6％，75#硅铁：8～10％，硼铁3～5％，镍粉2.5～3.5％，铁粉：8％～15％。 上述合金钢外皮采用低S、P的合金钢钢带，该合金钢钢带的化学组分为C： 0.052％，Si：0.25％，Mn：1.85％，S：0.005％，P：0.006％，Cr：0.8％，Cu：0.37％，Ni：0.83％， 铁：95％，余量为不可避免的杂质。 本发明中，优选的药芯粉剂占药芯焊丝总质量的13.7％，药芯粉剂的成分及含量 占药芯总质量百分比如下：轻稀土氧化物：1％，氧化铋：0.5％，钇粉：1.2％，钛粉：0.8％，金 红石：55％，萤石：2％，长石：6％，锆英砂：2％，电解锰：6％，75#硅铁：9％，硼铁4％，镍粉 3.5％，铁粉9％。 本发明中，各组分的设计原则如下： 轻稀土氧化物：主要成分氧化铈 氧化镧，可净化焊缝，提高焊缝低温冲击韧性，过 多加入效果不明显，因稀土价格过高，因此，控制其占所述药芯粉料总重量的百分比为0.5 ～2％。 氧化铋：主要成分Bi2O3，起稳定电弧，增强焊缝金属的抗氧化性，在焊缝金属焊接 冷却过程中，延缓冷却速度，使其具有更好的力学性能，还可以改善焊缝金属亮度，加入过 多会诱发焊缝金属裂纹，综合考虑控制其加入量为0.2～0.6％。 钇粉：起细化晶粒，提高焊缝金属低温冲击韧性的能力，过多加入效果不明显，控 制其占所述药芯粉料总重量的百分比为0.5～1.5％。 3 CN 111604615 A 说 明 书 2/5 页 钛粉：因其具有高抗拉强度 密度比、优良的抗腐蚀性、抗疲劳性、抗裂痕性及能够 在没有蠕变的情况下抵受适度高温,加入适量的钛粉，可以有效的提高焊缝金属力学性能， 并且得到优良的延展性跟低温冲击韧性，因钛粉价格过高，因此，控制其占所述药芯粉料总 重量的百分比为0.5～1％。 金红石的主要成分TiO2，TiO2是形成焊接熔渣的主要成分。TiO2的加入可以稳定电 弧，减少焊接飞溅，改善熔渣覆盖性和脱渣性；另外，TiO2可以改善熔渣流动性，使全位置焊 接操作变得方便易掌握；当药芯中TiO2量太少时，上述特征不明显；当药芯中TiO2量过多时， 不仅破坏了熔渣的覆盖性，而且对力学性能产生不良影响；因此，TiO2占所述药芯粉料总重 量的百分比为35～55％。 萤石主要成分CaF2，起到造渣、改善熔渣流动性、去氢作用，本实施例中通过加入 萤石，起到降低扩散氢作用，加入量控制为1～2％。 长石的主要成分Al2O3、K2O、Na2O、SiO2，也是熔渣的主要成分。能调节熔渣熔点和黏 度，改善焊缝成形，有利于焊缝向母材圆滑过渡，使熔渣与焊缝界面增大，使熔渣具有良好 的覆盖性。当药芯中加入量少时不能体现上述特征，加入量大时，焊缝中氧含量升高，降低 焊缝金属的低温冲击韧性；因此，长石占所述药芯粉料总重量的百分比为2～6％。 锆英砂主要成分ZrO2，适量加入可改善低温冲击韧性，含量过多会造成冲击性能 变差，脱渣不好，因此，本发明中将锆英砂含量控制在1～2％。 75#硅铁(Si-Fe)为主要脱氧剂，适量加入可改善工艺及脱氧，过多加入对工艺性 能不利，本发明中以镁粉为主，因此75#硅铁占所述药芯粉料总重量的百分比为8～10％。 电解锰起脱氧作用，与75#雾化硅铁相同原理，本发明中将电解锰含量控制在4～ 6％。 硼铁:焊缝金属在发生冶金反应时，B与Ti反应生成TiB2，可作为焊缝金属的陶瓷 硬质增强相，提高焊缝金属强度，本发明中将硼铁含量控制在3～5％。 镍粉起提高低温冲击韧性作用，其加入量少于2.5％时提高低温冲击韧性能力不 足，加入Ni量大于3.5％时，固溶强化减弱，低温冲击没有有效的提高；因此，Ni占所述药芯 粉料总重量的百分比为2.5～3.5％。 S、P是杂质元素，降低焊缝金属的低温冲击韧性，S与Fe等元素形成硫化物夹杂物 会诱发点蚀和应力腐蚀开裂；P的偏析作用很强，引起焊缝金属不均匀，尤其是冷脆性增加, 因此，S、P含量越少越好。 Fe即铁粉，能改善电弧状态，调节铁水熔点和粘度，加入8％～15％。 与现有技术相比，本发明的有益效果： (1)本发明提供的这种高强耐候钢气保护药芯焊丝，配合CO2气体保护，焊接电弧 稳定，熔化均匀，熔渣流动性好，焊缝成型美观，全位置操作工艺好，焊缝金属力学性能稳 定。 (2)本发明提供的这种高强耐候钢气保护药芯焊丝的熔敷金属抗拉强度在≥ 800MPa、屈服强度≥720MPa、-40℃KV2均值≥47J，其扩散氢含量水银法检测＜5.0mL/100g。
本发明提供了一种高强耐候钢气保护药芯焊丝，包括合金钢外皮和药芯，合金钢外皮占药芯焊丝总质量85～87％，药芯占药芯焊丝总质量13～15％，药芯的成分及含量占药芯总质量百分比如下：轻稀土氧化物：0.5～2％，氧化铋：0.2～0.6％，钇粉：0.5～1.5％，钛粉：0.5～1％， 全部
背景技术：
耐候钢具有耐大气腐蚀的能力，可用于制造车辆、桥梁、塔架、集装箱等钢结构的 低合金结构钢。耐候钢在大气中具有更优良的抗蚀性能，钢材使用寿命提高一倍以上，表面 无需喷涂耐腐蚀的化工油漆，减少对环境的污染。 目前国内与800MPa级耐候钢配套的焊接材料以焊条为主，没有与之配套的药芯焊 丝。考虑到药芯焊丝的焊接效率高、飞溅小，成型美观操作方便等优点，本发明研制了一种 与800MPa级耐候钢配套的药芯焊丝，替代美国进口产品。
技术实现要素：
针对现有缺少800MPa级耐候钢配套药芯焊丝，本发明提供了一种高强耐候钢气保 护药芯焊丝，其焊缝金属力学性能稳定，扩散氢含量低。 本发明技术方案提供了一种高强耐候钢气保护药芯焊丝，包括合金钢外皮和药 芯，合金钢外皮占药芯焊丝总质量85～87％，药芯占药芯焊丝总质量13～15％，药芯的成分 及含量占药芯总质量百分比如下：轻稀土氧化物：0.5～2％，氧化铋：0.2～0.6％，钇粉：0.5 ～1.5％，钛粉：0.5～1％，金红石：35～55％，萤石：1～2％，长石：2～6％，锆英砂1～2％，电 解锰4～6％，75#硅铁：8～10％，硼铁3～5％，镍粉2.5～3.5％，铁粉：8％～15％。 上述合金钢外皮采用低S、P的合金钢钢带，该合金钢钢带的化学组分为C： 0.052％，Si：0.25％，Mn：1.85％，S：0.005％，P：0.006％，Cr：0.8％，Cu：0.37％，Ni：0.83％， 铁：95％，余量为不可避免的杂质。 本发明中，优选的药芯粉剂占药芯焊丝总质量的13.7％，药芯粉剂的成分及含量 占药芯总质量百分比如下：轻稀土氧化物：1％，氧化铋：0.5％，钇粉：1.2％，钛粉：0.8％，金 红石：55％，萤石：2％，长石：6％，锆英砂：2％，电解锰：6％，75#硅铁：9％，硼铁4％，镍粉 3.5％，铁粉9％。 本发明中，各组分的设计原则如下： 轻稀土氧化物：主要成分氧化铈 氧化镧，可净化焊缝，提高焊缝低温冲击韧性，过 多加入效果不明显，因稀土价格过高，因此，控制其占所述药芯粉料总重量的百分比为0.5 ～2％。 氧化铋：主要成分Bi2O3，起稳定电弧，增强焊缝金属的抗氧化性，在焊缝金属焊接 冷却过程中，延缓冷却速度，使其具有更好的力学性能，还可以改善焊缝金属亮度，加入过 多会诱发焊缝金属裂纹，综合考虑控制其加入量为0.2～0.6％。 钇粉：起细化晶粒，提高焊缝金属低温冲击韧性的能力，过多加入效果不明显，控 制其占所述药芯粉料总重量的百分比为0.5～1.5％。 3 CN 111604615 A 说 明 书 2/5 页 钛粉：因其具有高抗拉强度 密度比、优良的抗腐蚀性、抗疲劳性、抗裂痕性及能够 在没有蠕变的情况下抵受适度高温,加入适量的钛粉，可以有效的提高焊缝金属力学性能， 并且得到优良的延展性跟低温冲击韧性，因钛粉价格过高，因此，控制其占所述药芯粉料总 重量的百分比为0.5～1％。 金红石的主要成分TiO2，TiO2是形成焊接熔渣的主要成分。TiO2的加入可以稳定电 弧，减少焊接飞溅，改善熔渣覆盖性和脱渣性；另外，TiO2可以改善熔渣流动性，使全位置焊 接操作变得方便易掌握；当药芯中TiO2量太少时，上述特征不明显；当药芯中TiO2量过多时， 不仅破坏了熔渣的覆盖性，而且对力学性能产生不良影响；因此，TiO2占所述药芯粉料总重 量的百分比为35～55％。 萤石主要成分CaF2，起到造渣、改善熔渣流动性、去氢作用，本实施例中通过加入 萤石，起到降低扩散氢作用，加入量控制为1～2％。 长石的主要成分Al2O3、K2O、Na2O、SiO2，也是熔渣的主要成分。能调节熔渣熔点和黏 度，改善焊缝成形，有利于焊缝向母材圆滑过渡，使熔渣与焊缝界面增大，使熔渣具有良好 的覆盖性。当药芯中加入量少时不能体现上述特征，加入量大时，焊缝中氧含量升高，降低 焊缝金属的低温冲击韧性；因此，长石占所述药芯粉料总重量的百分比为2～6％。 锆英砂主要成分ZrO2，适量加入可改善低温冲击韧性，含量过多会造成冲击性能 变差，脱渣不好，因此，本发明中将锆英砂含量控制在1～2％。 75#硅铁(Si-Fe)为主要脱氧剂，适量加入可改善工艺及脱氧，过多加入对工艺性 能不利，本发明中以镁粉为主，因此75#硅铁占所述药芯粉料总重量的百分比为8～10％。 电解锰起脱氧作用，与75#雾化硅铁相同原理，本发明中将电解锰含量控制在4～ 6％。 硼铁:焊缝金属在发生冶金反应时，B与Ti反应生成TiB2，可作为焊缝金属的陶瓷 硬质增强相，提高焊缝金属强度，本发明中将硼铁含量控制在3～5％。 镍粉起提高低温冲击韧性作用，其加入量少于2.5％时提高低温冲击韧性能力不 足，加入Ni量大于3.5％时，固溶强化减弱，低温冲击没有有效的提高；因此，Ni占所述药芯 粉料总重量的百分比为2.5～3.5％。 S、P是杂质元素，降低焊缝金属的低温冲击韧性，S与Fe等元素形成硫化物夹杂物 会诱发点蚀和应力腐蚀开裂；P的偏析作用很强，引起焊缝金属不均匀，尤其是冷脆性增加, 因此，S、P含量越少越好。 Fe即铁粉，能改善电弧状态，调节铁水熔点和粘度，加入8％～15％。 与现有技术相比，本发明的有益效果： (1)本发明提供的这种高强耐候钢气保护药芯焊丝，配合CO2气体保护，焊接电弧 稳定，熔化均匀，熔渣流动性好，焊缝成型美观，全位置操作工艺好，焊缝金属力学性能稳 定。 (2)本发明提供的这种高强耐候钢气保护药芯焊丝的熔敷金属抗拉强度在≥ 800MPa、屈服强度≥720MPa、-40℃KV2均值≥47J，其扩散氢含量水银法检测＜5.0mL/100g。
