一种用于460MPa钢的高韧性无缝埋弧药芯焊丝

摘要

本发明涉及一种用于460MPa钢的高韧性无缝埋弧药芯焊丝，由外围的低碳钢带和内部的药芯粉组成，所述药芯粉中各组分的质量百分比为：镍粉8%‑13%、钼铁0.5%‑1.5%、金属锰12%‑20%、稀土硅铁3%‑7%、钛铁2%‑5%、硼铁1%‑3%、氟铝酸钠0.5%‑1%、萤石1%‑2%，余量为铁粉和不可避免的杂质；本发明的无缝埋弧药芯焊丝与氟碱型烧结焊剂SR‑SJ613配合，‑40℃夏比冲击功达到110J以上，扩散氢≤5ml/100g，可用于460MPa钢的焊接。

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，具体的说是一种用于460MPa钢的高韧性无缝埋弧药芯焊丝。

背景技术

海洋工程结构服役环境恶劣，所用钢板板厚一般较厚，焊接时拘束应力大，冷裂纹敏感性较大，因而对焊接材料提出更高的要求，需要拥有良好的低温韧性和良好的抗裂性。460MPa级或更高强度钢板焊接时，对焊缝金属的扩散氢含量要求较苛刻，国外自动埋弧焊焊接一些重要结构时，一般采用无缝埋弧药芯焊丝，目前国内自动埋弧焊用焊丝一般采用实心焊丝。而无缝埋弧药芯焊丝与实心焊丝相比具有以下优点：（1）电弧稳定、铺展性好，与母材熔合性好，不易出现未熔合、咬边及夹渣等缺陷，特别适合中厚板的焊接；（2）成分调整方便，供货周期短，成本相对较低，综合力学性能优良。无缝埋弧药芯焊丝与有缝药芯焊丝相比，药粉不吸潮，扩散氢低，方便储存。

现有技术中，有用于屈服强度550MPa钢的无缝埋弧药芯焊丝，其屈服强度大于550MPa，抗拉强度大于670MPa，适合550MPa级高强钢的焊接；有用于屈服强度690MPa钢的无缝埋弧药芯焊丝，其屈服强度大于690MPa，抗拉强度大于770MPa，适合690MPa级高强钢的焊接。

目前，没有可用于屈服强度为460MPa高强钢焊接的无缝埋弧药芯焊丝以及相关内容。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于460MPa钢的高韧性无缝埋弧药芯焊丝。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于460MPa钢的高韧性无缝埋弧药芯焊丝，由外围的低碳钢带和内部的药芯粉组成，所述药芯粉中各组分的质量百分比为：镍粉8%-13%、钼铁0.5%-1.5%、金属锰12%-20%、稀土硅铁3%-7%、钛铁2%-5%、硼铁1%-3%、氟铝酸钠0.5%-1%、萤石1%-2%，余量为铁粉和不可避免的杂质。

所述药芯粉占焊丝总质量的9%-15%。

所述焊丝的直径为3.2mm、4.0mm或5.0mm。

所述Ti和B的质量比为2.5-4。

所述药芯粉中各组分的质量百分比为：镍粉11%、钼铁0.9%、金属锰15%、稀土硅铁5%、钛铁3.5%、硼铁3%、氟铝酸钠0.7%、萤石1.5%，余量为铁粉和不可避免的杂质。

所述药芯粉中各组分的质量百分比为：镍粉8%、钼铁0.5%、金属锰12%、稀土硅铁3%、钛铁5%、硼铁3%、氟铝酸钠1%、萤石2%，余量为铁粉和不可避免的杂质。

所述药芯粉中各组分的质量百分比为：镍粉13%、钼铁1.5%、金属锰20%、稀土硅铁7%、钛铁2%、硼铁1%、氟铝酸钠0.5%、萤石1%，余量为铁粉和不可避免的杂质。

本发明的有益效果：

本发明提供的用于460MPa钢的高韧性无缝埋弧药芯焊丝，为无缝药芯焊丝，抗吸潮性强，有利于降低焊缝金属的扩散氢含量；本发明的无缝埋弧药芯焊丝与氟碱型烧结焊剂SR-SJ613配合，-40℃夏比冲击功达到110J以上，扩散氢≤5ml/100g，可用于460MPa钢的焊接；药芯粉中加入镍粉，可提高焊缝金属的低温韧性及抗拉强度；药芯粉中加入钼铁可提高焊缝金属的抗拉强度；药芯粉中加入金属锰可以脱氧，同时可以提高焊缝金属的抗拉强度，加入量过低时脱氧不足容易产生气孔，但金属锰含量过高时将显著降低焊缝的塑性和韧性，金属锰的加入量控制在12%-20%时最佳；，药芯粉中加入稀土硅铁可脱氧。Si与Mn联合脱氧，使大部分脱氧产物进入熔渣，同时稀土元素使焊缝金属中的残留夹杂物尺寸细化，达到夹杂物改性的目的，促进组织细化；药芯粉中加入钛铁可脱氧，还可以改善夹杂物的化学成分，含Ti的夹杂物易形核针状铁素体，提高低温韧性；钛的氧化物可形成较强的氢陷阱，能固化大量的氢，从而有效降低熔敷金属扩散氢的含量，钛铁的加入量控制在2%-5%最佳；药芯粉中加入硼铁，适量的B与焊缝中的Ti联合作用，可达到韧化焊缝金属的效果，焊缝中Ti与B的比例Ti/B控制在2.5-4最佳；药芯粉中加入氟铝酸钠，可起到稳定电弧的作用，同时降低焊缝金属的扩散氢；药芯粉中加入萤石，可有效降低焊缝金属的扩散氢。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

一种用于460MPa钢的高韧性无缝埋弧药芯焊丝，由外围的低碳钢带和内部的药芯粉组成，所述药芯粉中各组分的质量百分比为：镍粉8%-13%、钼铁0.5%-1.5%、金属锰12%-20%、稀土硅铁3%-7%、钛铁2%-5%、硼铁1%-3%、Ti/B为2.5-4、氟铝酸钠0.5%-1%、萤石1%-2%，余量为铁粉和不可避免的杂质。

实施例1~5均为适应于460MPa钢用高韧性无缝埋弧药芯焊丝。实施例1的填充率为9.5%，焊丝直径3.2mm。实施例2的填充率为12%，焊丝直径4.0mm。实施例3的填充率为14%，焊丝直径5.0mm。实施例1~5所用药芯粉的成分如表1所示。

表1 本发明实施例的药芯粉的化学组成（质量分数，%）

实施效果例

对上述制得的三种焊丝与SR-SJ613焊剂配合，按照国标GB/T 5118-2012标准规定，进行熔敷金属化学成分分析、熔敷金属力学性能测试和熔敷金属扩散氢含量测定。以Φ4.0mm焊丝为例，焊接工艺参数为：焊接电源直流反接，焊接电流550-600A，焊接电压30-35V，道间温度100-200℃，测试结果如表2-4所示。

表2 本发明实施例的熔敷金属化学成分（质量分数，%）

表3 本发明实施例的熔敷金属力学性能

表4 本发明实施例的熔敷金属扩散氢 ml/100g

由以上结果可知，本发明的无缝埋弧药芯焊丝，与氟碱型烧结焊剂SR-SJ613配合，焊接工艺良好，力学性能优良，尤其是低温韧性优异，扩散氢低，可用于海洋工程用460MPa高强钢板的焊接。