[发明专利]复合钢321+Q370qENH过渡层焊接用焊丝及焊接方法

说明书

本发明涉及一种能够满足Q370qENH耐候钢与321不锈钢复合钢过渡层焊接用焊丝及方法，包括不锈钢外皮及填充药粉，所述不锈钢外皮采用304L奥氏体不锈钢钢带，钢带厚度为0.35mm，宽度为10mm，所述填充药粉的各成分含量占药粉重量百分比为：98金红石25～30%，石英砂3～6%，钾长石1.5～2.5%，太酸钾3～5%，铝镁合金0.5～2.5%，氟化镁1～3%，氟化稀土1～3%，金属铬20～24%，镍粉：20～23%，电解锰2～5%，钼铁11～13%，铜粉3～6%，钛铁2～5%，余量铁粉，药粉填充率为20~24%。优点：按照“基层‑过渡层‑覆层”的焊接顺序，通过控制焊接参数、过渡层厚度及过渡层与覆层界面位置，有效降低了焊接工作量、提高了焊接效率，焊缝性能可靠，质量稳定。本发明填补了321+Q370qENH不锈钢耐候复合钢板焊接技术方面的空白。

技术领域

本发明涉及一种能够满足Q370qENH耐候钢与321不锈钢复合钢过渡层焊接用焊丝及方法。

背景技术

近年来，随着钢结构桥梁的建设的飞速发展，桥梁结构形式出现多样化，新技术、新材料等能够突出创新性技术成为钢结构桥梁设计者追求的目标，高强度易焊接钢、免涂装耐候钢、不锈钢复合钢等在铁路钢桥梁上应用越来越广泛。不锈钢复合钢可根据钢桥设计要求合理选择不锈钢和基材组合和厚度配比，这种广泛的材料组合和厚度比，使材料在性能上和尺寸上达到完美的匹配，充分发挥覆层不锈钢材料和基层碳钢材料各自的优点，得到既有基层碳钢材料的强度和韧性，又有覆层不锈钢材料的良好耐腐蚀性能，还可以减轻钢桥重量，延长钢桥使用寿命，降低钢桥保养维护成本，已经成为桥梁设计者在解决复杂和重要工程结构时首选的材料。但是，321+Q370qENH不锈钢耐候复合钢能否成功应用于钢桥制造的关键技术之一就是此种不锈钢复合钢板自身的焊接难题，而焊接此类钢种并无成熟的焊接技术可借鉴，由于基材和覆材化学成分、力学性能和焊接性有重大差异，市场上并无适用于焊接Q370qENH耐候钢与321不锈钢复合钢过渡层的焊接材料。

发明内容

设计目的：针对背景技中的关键技术，设计一种能够满足Q370qENH耐候钢与321不锈钢复合钢过渡层焊接用焊丝及方法。

设计方案：321+Q370qENH不锈钢耐候复合钢板是由Q370qENH耐候钢与321不锈钢复合而成，是耐候钢与不锈钢首次合成，并应用于钢桁梁桥面板中，也是在钢桥制造中首次使用，321+Q370qENH不锈钢耐候复合钢能否成功应用于钢桥制造的关键技术之一就是此种不锈钢复合钢板自身的焊接难题，为了解决这一技术难题，本申请人在经过无数次的焊丝填充药粉实验室反复设计、试验、测试、定型，到中试反复优化设计、反复试验、反复测试，最终在实际大型钢结构桥梁得到应用。新型复合钢321+Q370qENH过渡层用焊丝及焊接方法，解决了新型复合钢321+Q370qENH过渡层焊接难题，确保基材焊缝力学性能满足Q370qENH指标，同时补偿覆层321由于稀释所引起的合金元素（如铬镍等）的降低，使覆层焊缝的合金成分与覆层321保持在同一水平，设计的焊接方法有效降低了焊接工作量、提高了焊接效率，保证了焊接质量，为铁路五分部钢桁梁复合桥面板焊接及其他类似结构制造提供了技术支撑。

为了实现本发明设计目的，本发明通过加入一定的合金成分一方面保证了基材Q370qENH耐候桥梁钢力学性能、基层焊缝金属耐腐蚀性；另一方面，通过合理的化学成分设计，能够补偿覆层由于稀释作用所引起的合金元素Cr、Ni等元素的降低，同时避免了因基层焊缝向覆层焊缝中渗入过多的C元素，导致覆层焊缝中产生马氏体组织，增大结晶裂纹倾向，通过补偿机制确保覆层焊缝的合金成分与覆材321合金成分匹配性。其次，针对新型复合钢321+ Q370qENH焊接性较差，对接焊缝易出现热裂纹等特点，本发明提出一种底线能量，易焊接的焊接方法，即焊接时，按照“先焊接基层，后焊接过渡层，最后焊接复层”的顺序，并通过控制焊接参数、过渡层厚度及其与覆层界面位置，有效降低了焊接工作量、提高了焊接效率，焊缝性能可靠，质量稳定。