一种耐候钢用药芯焊丝的组分及其制备方法
阅读说明：本技术 一种耐候钢用药芯焊丝的组分及其制备方法 (Component of flux-cored wire for weathering resistant steel and preparation method thereof ) 是由 罗怡 于 2021-10-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种耐候钢用药芯焊丝的组分,其特征在于：包括低碳钢钢带和药粉,其中药粉包括：硅锰合金,电解锰,镁砂,镍粉,铜粉,硼铁,氧化铝,高品位97度金红石,钛酸钾,石英砂,氟化钠。一种耐候钢用药芯焊丝的制备方法,包括以下步骤：对焊丝药粉组分中的硅锰合金,电解锰,镍粉,铜粉,硼铁,氧化铝进行低温烘干,低温烘干温度为150-200℃,烘干时间为1-2小时；对焊丝药粉组分中的高品位97度金红石,钛酸钾,石英砂,氟化钠进行高温烘干,高温烘干温度为500-600℃,烘干时间为6-8小时；药粉中仅镁砂不作烘干处理。将全部药粉混合均匀,由钢带包裹,药粉填充比在12-16%,再经过多次拉拔,制成成品焊丝。(The invention relates to a flux-cored wire for weathering steel, which is characterized by comprising the following components in parts by weight: the powder comprises a low-carbon steel strip and powder, wherein the powder comprises: silicon-manganese alloy, electrolytic manganese, magnesia, nickel powder, copper powder, ferroboron, alumina, high-grade 97-degree rutile, potassium titanate, quartz sand and sodium fluoride. A preparation method of a flux-cored wire for weathering steel comprises the following steps: low-temperature drying is carried out on silicomanganese alloy, electrolytic manganese, nickel powder, copper powder, ferroboron and aluminum oxide in the components of the welding wire powder, the low-temperature drying temperature is 150-200 ℃, and the drying time is 1-2 hours; high-temperature drying is carried out on high-grade 97-degree rutile, potassium titanate, quartz sand and sodium fluoride in the components of the welding wire powder, the high-temperature drying temperature is 500-600 ℃, and the drying time is 6-8 hours; only the magnesia in the medicinal powder is not dried. Mixing all the medicinal powders uniformly, wrapping with steel belt with a medicinal powder filling ratio of 12-16%, and drawing for multiple times to obtain the final product.)
技术领域
本发明涉及焊材的技术领域，具体涉及一种耐候钢用药芯焊丝的组分及其制备方法。
背景技术
钢结构桥梁具有强度高，承载能力强，便于工厂化加工，可以用最轻的材料承载最终的负荷。降低桥梁周期成本成为桥梁建造的趋势，普通桥梁耐久性问题突出，通常是涂料涂层保护，在桥梁全寿命周期内需要多次防护涂装，费用昂贵。耐候钢具有一般钢结构的特性，又能发挥无需涂装的防腐性能。耐候钢在桥梁上的推广是目前一大趋势，但是焊接这类钢材时所需的焊材必须也与之匹配。
耐候钢因含有少量Cu、P或Cr、Ni等元素（一般含量P≈0.1%、 Cr ≈0.4%），使其耐大气腐蚀能力比普通碳钢（如Q215、Q235等）提高1/3以上。耐候钢如：08MnP、15MnVCu、16MnCu、10NiCuP、10MnPNbRe钢等，可用于集装箱、桥梁、机车车辆、石油井架及港口工程。耐候钢焊丝熔敷金属合金系统一般可分为：Cu-Cr系、 Cu-Cr-Ni系及Cu-Ni系，抗拉强度有490MPa与590MPa两种。
西方技术专家Legault和leckie基于钢的化学成分预测暴露于大气15.5年后低合金钢腐蚀情况的公式，该公式基于大量数据为基础。为了应用于工业环境，公式修改以便能计算出耐大气腐蚀性指数，指数越大，钢或者焊缝的耐腐蚀性能越好。指数I如下：
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)2
目前很多大的重大工程、造船、核电、建筑、机械、石化、压力容器、车辆等行业所用的耐候钢用药芯焊丝主要还是依赖进口，主要原因是国内生产此类焊材厂家较少，而且质量参差不齐，随着耐候钢的大范围使用，与之匹配的耐候钢用药芯焊丝的市场前景较为乐观。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能与耐候钢的特性相匹配的耐候钢用药芯焊丝的组分及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种耐候钢用药芯焊丝的组分，其特征在于：包括低碳钢钢带和药粉，其中药粉包括：硅锰合金，电解锰，镁砂，镍粉，铜粉，硼铁，氧化铝，高品位97度金红石，钛酸钾，石英砂，氟化钠。药粉中各组分占全部药粉的质量百分比如下：高品位97度金红石:41-46%，硅锰合金:10.5-13%，钛酸钾:3.5-5.0%，电解锰:5.5-10.0%，石英砂:1.1-5.0%，镁砂:5.0-6.5%，氟化钠:1.5-4.0%，硼铁:2.0-6.0%，氧化铝:0.5-1.5%，镍粉:2.0-4.5%，铜粉：5.0-7.0%。
一种耐候钢用药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
对焊丝药粉组分中的硅锰合金，电解锰，镍粉，铜粉，硼铁，氧化铝进行低温烘干，低温烘干温度为150-200℃，烘干时间为1-2小时；对焊丝药粉组分中的高品位97度金红石，钛酸钾，石英砂，氟化钠进行高温烘干，高温烘干温度为500-600℃，烘干时间为6-8小时；药粉中仅镁砂不作烘干处理；
将全部药粉混合均匀，由钢带包裹，药粉填充比在12-16%，再经过多次拉拔，制成成品焊丝。
本发明中的一种耐候钢用药芯焊丝的制备方法进一步设置为：所述拉拔时，依次为5道粗拉和10道细拉。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：上述的耐候钢用药芯焊丝，熔敷金属合金系统为Cu-Cr-Ni系，强度等级490MPa。主要是优化耐候钢用药芯焊丝药粉的配方，使在焊接过程中熔滴为细小颗粒过渡，飞溅小，电弧稳定性好，焊缝成形优，焊接时烟雾小，脱渣容易，产品性能满足耐候钢用的焊接应用要求，熔敷金属耐大气腐蚀系数I≥6.0。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明所述的一种耐候钢用药芯焊丝的组分及其制备方法作进一步的详细描述。
一种耐候钢用药芯焊丝的组分，包括低碳钢钢带和药粉，其中药粉包括：硅锰合金，电解锰，镁砂，镍粉，铜粉，硼铁，氧化铝，高品位97度金红石，钛酸钾，石英砂，氟化钠。药粉中各组分占全部药粉的质量百分比如下：高品位97度金红石:41-46%，硅锰合金:10.5-13%，钛酸钾:3.5-5.0%，电解锰:5.5-10.0%，石英砂:1.1-5.0%，镁砂:5.0-6.5%，氟化钠:1.5-4.0%，硼铁:2.0-6.0%，氧化铝:0.5-1.5%，镍粉:2.0-4.5%，铜粉：5.0-7.0%。
实施例1
一种耐候钢用药芯焊丝的组分，包括低碳钢钢带和药粉，其中药粉包括：硅锰合金，电解锰，镁砂，镍粉，铜粉，硼铁，氧化铝，高品位97度金红石，钛酸钾，石英砂，氟化钠。药粉中各组分占全部药粉的质量百分比如下：高品位97度金红石:46%，硅锰合金:13%，钛酸钾: 5.0%，电解锰:10.0%，石英砂:4%，镁砂:6.0%，氟化钠:2%，硼铁:2.0%，氧化铝:1%，镍粉:4%，铜粉：7.0%。
经焊接试验，熔敷金属抗拉强度：546MPa，下屈服强度：435MPa，伸长率：26%，-40度冲击平均值：136J，熔敷金属主要化学成分：
Cu:0.42,Ni:0.84,Cr:0.19,Si:0.36,P:0.01。耐大气腐蚀系数I=6.58，满足设计要求。
实施例2
一种耐候钢用药芯焊丝的组分，包括低碳钢钢带和药粉，其中药粉包括：硅锰合金，电解锰，镁砂，镍粉，铜粉，硼铁，氧化铝，高品位97度金红石，钛酸钾，石英砂，氟化钠。药粉中各组分占全部药粉的质量百分比如下：高品位97度金红石:41%，硅锰合金:12.5%，钛酸钾: 5.0%，电解锰: 10.0%，石英砂: 5.0%，镁砂: 6.5%，氟化钠: 4.0%，硼铁: 5.0%，氧化铝: 1.5%，镍粉: 4.5%，铜粉：5.0%。
经焊接试验，熔敷金属抗拉强度：538MPa，下屈服强度：433MPa，伸长率：28%，-40度冲击平均值：149J，熔敷金属主要化学成分：
Cu:0.32,Ni:0.89,Cr:0.18,Si:0.40,P:0.023。耐大气腐蚀系数I=7.30，满足设计要求。
实施例3
一种耐候钢用药芯焊丝的组分，包括低碳钢钢带和药粉，其中药粉包括：硅锰合金，电解锰，镁砂，镍粉，铜粉，硼铁，氧化铝，高品位97度金红石，钛酸钾，石英砂，氟化钠。药粉中各组分占全部药粉的质量百分比如下：高品位97度金红石:43%，硅锰合金:13%，钛酸钾:4%，电解锰:9%，石英砂:4%，镁砂:6%，氟化钠:4%，硼铁: 6.0%，氧化铝:1%，镍粉:4%，铜粉：6%。
经焊接试验，熔敷金属抗拉强度：549MPa，下屈服强度：436MPa，伸长率：28%，-40度冲击平均值：138J，熔敷金属主要化学成分：
Cu:0.38,Ni:0.85,Cr:0.18,Si:0.37,P:0.028。耐大气腐蚀系数I=7.04，满足设计要求。
一种耐候钢用药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
对焊丝药粉组分中的硅锰合金，电解锰，镍粉，铜粉，硼铁，氧化铝进行低温烘干，低温烘干温度为150-200℃，烘干时间为1-2小时；对焊丝药粉组分中的高品位97度金红石，钛酸钾，石英砂，氟化钠进行高温烘干，高温烘干温度为500-600℃，烘干时间为6-8小时；药粉中仅镁砂不作烘干处理；
将全部药粉混合均匀，由钢带包裹，药粉填充比在12-16%，再经过多次拉拔，拉拔时，依次为5道粗拉和10道细拉，制成成品焊丝。
通过对普通焊材和耐候钢的研究发现，化学成分中少量合金元素P、Cr、Mo、Ni和Cu合金成分对耐腐蚀起着决定作用。耐侯钢焊材要在强度、低温韧性、耐候性、焊接作业性、焊缝裂纹敏感性等方面与耐候钢相匹配。耐候钢用药芯焊丝中造渣剂MgO-SiO2-TiO2-Al2O3、脱氧剂Si-Mn-Mg、固氮剂Al-Mg-Ti-Zr、合金剂Si-Mn-Ni-Ti-B、耐腐蚀剂Cu及稳弧剂Na-Mg-K-TiO2及其他改善焊接工艺性能和改善焊缝金属性能和耐大气腐蚀性能的物质组成，包括镍、钼、锆、钛、硼等微量元素对焊缝组织及力学性能的影响。
经测试，耐候钢用药芯焊丝的化学及力学性能符合耐候钢药芯焊丝标准，具体指标如下：
耐大气腐蚀系数I≥6.0
熔敷金属主要化学成分:C≤ 0.12,Mn：0.5-1.30,Si：0.35-0.80,P≤0.030,S≤0.030,Ni：0.4-0.9,Cr：0.15-0.7，Cu：0.30-0.75，V≤0.05
抗拉强度：490-620MPa
下屈服强度≥400MPa
伸长率≥20%
-40度冲击值≥27J
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种低氢抗裂型药芯焊丝的组分及其制备方法