[发明专利]免涂装耐候钢桥用抗拉强度650MPa级CO2

说明书

本发明公开了一种免涂装耐候钢桥用抗拉强度650MPa级CO₂气体保护焊丝用盘条，属于耐候钢焊接材料领域，其化学成分按质量百分比计包括：C：0.04~0.09，Si：0.55~0.85，Mn：1.70~2.10，P：≤0.015，S：≤0.005，Cr：0.46~0.65，Ni：1.10~1.80，Cu：0.15~0.38，Ti：0.10~0.20，B：0.003~0.005，Al：≤0.015，Zr：≤0.045，Ce：≤0.030，O：≤0.050，N：≤0.070，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了一种免涂装耐候钢桥用抗拉强度650MPa级CO₂气体保护焊丝，其通过拉拔上述的盘条而制成。本发明的焊丝用于抗拉强度650MPa级免涂装耐候钢焊接，其中熔敷金属抗拉强度在650~730Mpa范围内，具有较强的抗裂性能；屈服强度≥500MPa；延伸率≥23%；‑40℃低温冲击功KV2≥60J。

技术领域

本发明属于耐候钢焊接材料领域，具体涉及一种与高等级耐候钢配套的二氧化碳气体保护焊丝及盘条，其焊缝金属的抗拉强度不低于650MPa、且-40℃冲击功不低于60J，特别适用于大型免涂装桥梁耐候钢结构的焊接。

背景技术

我国西部高原地区大多为污染轻、湿度低、人烟稀少的自然保护区，道路工程建设适宜建造免涂装耐候钢桥。与Q345qENH~Q420qENH级别耐候钢相比，高性能Q500qENH钢更适宜在高原高寒地区建造高活载的超大跨度免涂装耐候钢桥。国内外耐候钢结构典型对接焊缝和角焊缝的气体保护焊，一般选用耐候钢药芯焊丝二氧化碳气体保护焊和实心焊丝混合气体（80%Ar2+20%CO2）保护焊。前者飞溅少、工艺性好、应用广泛，但环境污染较大，焊缝扩散氢含量难于控制，使500MPa级焊缝裂纹敏感性高；后者焊接熔深浅、冷却快，气孔夹杂难于上浮，冶金质量难于保障，且西部高原地区桥位焊接时混合气体难于获取。所以亟待开发与Q500qENH耐候钢配套的二氧化碳气体保护实心焊丝，使熔敷金属的抗拉强度不低于650MPa、且-40℃冲击功不低于60J，以克服上述现有两种气保护焊丝的不足，满足实际焊接的应用需求。但该焊丝的研发，需要解决二氧化碳气体保护焊合金元素Si、Mn、Cr烧损严重、焊缝合金过渡不足而导致焊缝在强度、低温韧性、耐候性方面的问题。

为了解决上述问题，焊材研究工作者在高强度耐候钢气体保护实心焊丝方面已进行过一些有益探索。

中国铁道行业标准TB/T 2374-2008《铁道车辆用耐大气腐蚀钢及不锈钢焊接材料》规定的一种型号为ER60S-G、牌号为TH-600-NQ-Ⅱ的耐候钢气体保护焊丝，同时含有Si（≤0.60%）、Mn（1.4~1.8%）、Cr（0.30~0.90%）、Ni（0.20~0.80%）、Cu（0.20~0.50%），使焊缝具有耐候性能，但其含量偏低，在经混合气体保护焊时，熔敷金属的抗拉强度仅不低于600MPa；如经二氧化碳气体保护焊时，因Si、Mn、Cr烧损更为严重，焊缝合金元素过渡不足，夹杂物增多，会使熔敷金属的强度更低、低温韧性和耐候性均有所不足。因此该焊丝可能只适应于混合气体保护焊，不能满足Q500qENH耐候钢的二氧化碳气体保护焊要求。

授权公告号为CN 103028865 B的发明专利“一种高耐蚀气体保护焊丝”，其化学成分按质量百分比以如下要求控制：C：0.01~0.1%，Si：0.1~1.0，Mn：0.3~1.0，Cr：0.5~1.5，Ni：1.5~5.0，Cu：0.1~0.8，Mo：0.15~0.6，Ti：0.01~0.2，该焊丝中同时加入了一定成分的Cu、Cr、Ni具有较好的耐腐蚀性能，采用富氩混合气体施焊时熔敷金属的强度可以达到650~745MPa， -40℃ KV2冲击功52~85J范围内，但焊丝中Cr、Ni含量偏高，使盘条成分偏析增加不利于后续拉拔过程，焊接中焊丝挺度过高，影响合金元素过渡，同时由于Cr含量的较高使焊缝中的脆硬相增加，在采用CO2气保护施焊时，加上Mn、Si等合金烧损量增多，会出现焊缝的强韧性严重不足，难于达到抗拉强度不低于650MPa，且-40℃ KV2冲击功不低于60J的要求。