耐候钢埋弧焊用焊剂_焊丝的研制

1、28参考文献1985焊接2004(10)3郭宝和,孟祥玉.H141铝合金焊丝的研制.包头:五二研究1ChristophKammerhuber.T.I.M.ETWIN-双丝高速焊.高效化所,1985(收稿日期20040808)焊接国际论坛.北京:中国机械工程学会,2002.8132高元凯.5210铝合金装甲材料的研制.包头:五二研究所,作者简介:明珠,1973年出生,在读硕士研究生,工程师。主要从事焊接工艺研究。耐候钢埋弧焊用焊剂/焊丝的研制中国焊接协会(哈尔滨市)常凤华(孙学君摘要/焊剂适用于高耐候结构钢及高强度焊接结构耐候钢。关键词:焊剂/焊丝DEVELOPMENTOFWIRE/FLUXUS

2、EDFORSAWOFHIGHWEATHERRESISTANTSTEELChineseWeldingAssociationChangFenghuaShanghaiGongleElectromechanicalScienceandTechnologyCo.,LtdSunXuejunAbstractTestsshownedthatthewire/fluxdevelopedforSAWissuitableforweldingofhighweatherresistantsteelandhighstrengthsteelbyperiodicsoakagecorrosiontestandmechanicsp

3、ropertiestestondepositedmetal.Keywords:weatherresistantsteel,SAW,wire/flux0前言耐候钢(耐大气腐蚀钢)是通过加少量铜、磷、铬、镍,使其在金属基本表面上形成保护层,以提高钢材的耐候性能。按耐大气腐蚀性能可将耐候钢分为两类:一类是高耐候结构钢,一类是焊接结构用耐候钢。高耐候结构钢的耐候性能好于焊接结构用耐候钢,其主要原因是焊接结构用耐候钢中加入少量的铜、铬、镍,没有磷,因此,焊接性能更好。耐候钢主要用于桥梁、建筑等结构。现在用于耐候钢焊接的工艺方法主要以焊条电弧焊和CO2气体保护焊为主,由于国内市场上没有相应的埋弧焊材料,埋

4、弧焊这种高效、优质的焊接方法无法应用于耐候钢焊接,尤其是近年来高强度耐候钢的研制成功,对耐候钢埋弧焊用焊接材料的需求将更加迫切。1焊剂/焊丝的研制1.1渣系选择耐候钢中含有铬、镍、铜、磷等微量合金元素,焊剂应具有较小的氧化性,以保证合金过渡。为满足焊缝对低温韧性的要求,焊剂应采用碱性渣系,因此,本焊剂选择碱度为1.51.8的氟碱型焊剂,主要成分见表1。1.2合金系统的确定焊接2004(10)表1焊剂的主要成分(%)SiO2+TiO21520CaO+MgOMnO+FeO2530510CaF2202529试板尺寸为500mm200mm20mm,焊接工艺参数见表3。表3焊接工艺参数焊丝直径d/mm碱

5、度1.7所研制的焊剂主要以焊接高强度耐候钢为主,也可焊接高耐候结构钢;因此,焊缝的合金系统以Mn-Cr-Ni-Cu为主,保证焊缝的耐大气腐蚀性能;同时,加入微量的合金元素Ti-B及Mo细化晶粒,提高焊缝的韧性。焊丝的化学成分见表2。表2焊丝的化学成分(%)CMnSiMoCuSP焊接电流I/A焊接电压U/V焊接速度v/(cmmin-1)层间温度T/4.86006503034401001501.4熔敷金属的性能研制焊剂/焊丝熔敷金属的化学成分和力学性能见表4。1.5熔敷金属周期浸润腐蚀试验试验用钢板选择Q235A钢。制备腐蚀试验用试样取自熔敷金属试板,试板尺寸450mm200mm20mm。5。试验

6、T0.070.121.62.00.10.50.30.50.020.0251.3焊剂/焊丝熔敷金属试验焊接试板的材料选用Q235A钢,试板的焊接按照GB124701990低合金钢埋弧焊用焊剂标准进行,/()编号12C0.0620.06Mn1.271.29Si0.220.25Cr0.750.79Mo0.310.32Ni0.420.45Cu0.280.42TiB力学性能s/MPa520530b/MPa5906055(%)2625AkV(-40)/J40,39,5192,80,790.0250.0025表5熔敷金属试验坡口及焊接工艺条件腐蚀试验用设备为浸渍-干湿复合循环试验机。试验周期为75h,熔敷金

7、属与09CuPTiRe试样对比进行,结果见表6。表6周期浸润腐蚀试验结果试样名称熔敷金属母材09CuPTiRe腐蚀失重率/(gm-2h-1)1.06341.05852在钢材上的试验2.109CuPTiRe钢焊接接头试验相对腐蚀率100.4100试板尺寸为500mm200mm10mm。接头形式及焊接参数见表7。选用09CuPTiRe钢与所研制的焊剂/焊丝匹配,焊接对接试板,其力学性能见表8。2.2SMA590WZ钢焊接接头试验试验材料选用日本产的高强度耐候钢,钢板的化30学成分及力学性能见表9。试板尺寸为500mm200mm12mm,接头形式及焊接参数见表10。所研制的焊接2004(10)焊剂/

8、焊丝与SMA590WZ钢匹配焊接对接试板,其力学性能见表11。表7焊接参数表809CuPTiRe钢焊接接头力学性能抗拉强度b/MPa屈服强度s/MPa伸长率5(%)/J冲击吸收功AkV(-40收缩率)(D=38mm角度180(%)正弯背弯焊缝熔合线热影响区(2mm)弯曲试样形式焊接接头(板状)全焊缝(棒状)550555断于母材42025(2个)合格32563569292944弯轴直径按AWSD1.51996表9SMA590WZ钢化学成分及力学性能化学成分(%)C0.11Si0.24Mn1.39P0.015S0.005Cu0.28Ni0.26Cr0.31Mo0.02V0.063力学性能s/MPa

9、466b/MPa5(%)(%)80AkV)/J(-4017657929表10焊接参数表11SMA590WZ钢焊接接头力学性能抗拉强度b/MPa屈服强度s/MPa伸长率5(%)/J冲击吸收功AkV(-40收缩率)(D=38mm角度180(%)正弯背弯焊缝熔合线热影响区(2mm)弯曲试样形式焊接接头(板状)全焊缝(棒状)600605断于母材4902570合格(2个)合格(2个)443154504473455240弯轴直径按AWSD1.51996桥梁焊接规范选取。焊接2004(10)31即可用于高耐候结构钢,也可以用于高强度焊接结构耐候钢。通过合理的合金匹配,使焊接材料有很宽的适用范围。4结论(1)

10、研制的焊剂/焊丝焊接熔敷金属的周期浸润腐3试验结果分析3.1微量元素Ti-B对熔敷金属韧性的影响由力学性能试验结果可以看出,焊缝中加入微量合金元素Ti-B,焊缝韧性显著提高。加入Ti及B,B可在奥氏体晶界沉淀而降低晶界能量,以致晶界与晶内的转变温度非常接近,易于形成细小、均匀的针状铁蚀试验,其腐蚀失重率及相对腐蚀率与高耐候结构钢09CuPTiRe相当,满足高耐候结构钢的要求。素体组织1,因而可以获得韧性较高的焊缝金属。(2)熔敷金属不仅具有较高的强度,而且有较好的3.2合金元素对焊缝韧性的影响在高耐候结构钢中含有一定的P,P使焊缝变脆。低温冲击韧性;力学性能指标达到了高强度耐候钢的要求。(3)

11、通过加入多元微量合金元素Ti,B,Mo等,使焊尤其是使低温韧性变差,为保证焊缝即具有高韧性,又有高的耐候性能,在焊缝中降低C的含量,提高Cr的含缝组织晶粒细化,针状铁素体增加,熔敷金属韧性明显量。适当提高Cr的含量对韧性影响不大,但可提高焊提高。(4)研制的焊剂/焊丝与高耐候结构钢及高强度焊缝的耐候性能。,埋弧自动焊的热输入较大,焊缝组织粗大,在Mn-Si系基础上添加Ti及Mo,可以得到细微的铁素体组织。转变开始温度向低移动,而TiC、Mo可以使TiN的文献弥散分布则能成为新相核心,所以,可以使速地在多个部位同时发生。Mo和T,组织2。3.3对耐候钢的适用性不同强度、性能耐候钢接头试验结果均达到了所要求的