本發(fā)明涉及焊接材料領(lǐng)域，尤其涉及一種免涂裝橋梁鋼用耐候藥芯焊絲及其制備方法。

背景技術(shù)：

普通鋼制橋梁為了防銹防腐一般采用油漆涂裝，在自然環(huán)境下，油漆容易受強(qiáng)紫外線、溫度、濕度、降水、風(fēng)速等影響而老化，因而，鋼橋在適用期內(nèi)需要多次重新涂裝維護(hù)。增加了人力、物力，加大了維修養(yǎng)護(hù)難度，并且油漆中有機(jī)物的揮發(fā)釋放，破壞了自然環(huán)境。

免涂裝耐候橋梁中加入了適量的銅、鉻、鎳等元素，使它在自然環(huán)境下，外表面會(huì)自動(dòng)形成免維護(hù)、致密穩(wěn)定的氧化保護(hù)層，可起到長(zhǎng)期的防大氣腐蝕的效果。免涂裝耐候鋼橋梁，不僅生產(chǎn)周期短、成本較低，而且不用涂裝油漆，健康環(huán)保，更可省去采用普通帶涂裝鋼橋梁日后在惡劣的環(huán)境下的維修養(yǎng)護(hù)工作。

現(xiàn)在尚找不到與免涂裝耐候橋梁鋼相配合的焊材，采用現(xiàn)有的焊材焊接后焊接部位也需采用油漆涂裝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一就在于提供一種免涂裝橋梁鋼用耐候藥芯焊絲，焊接電弧穩(wěn)定、飛濺小、脫渣容易，焊縫成型美觀，適用于全位置焊接，焊縫的力學(xué)性能好，-40℃沖擊韌性大于80J，并且具有很強(qiáng)的耐腐蝕性。

技術(shù)方案是：一種免涂裝橋梁鋼用耐候藥芯焊絲，由鋼制外皮和藥粉芯組成，該藥粉芯包括以下組成成分：硼鐵2～8wt％、鉬鐵0.01～2wt％、氟化物1～6wt％、鋯英砂1.5～8wt％、鎂粉2～7wt％、石英砂2～5wt％、硅鐵2～8wt％、電解錳5～19wt％、錳鐵1～5wt％、鎳粉1～6％、金屬鉻1～8wt％、銅粉1～8wt％、鈦鐵2～9wt％、長(zhǎng)石0.1～5wt％、鈦酸鈉2～8wt％和金紅石20～40wt％，余量為鐵粉。

作為優(yōu)選，所述藥皮成分為：硼鐵2～8wt％、鉬鐵0.01～2wt％、氟化物1.5-2.5wt％、鋯英砂1.5-2.5wt％、鎂粉2～7wtwt％、石英砂2.5-3wt％、硅鐵2～8wtwt％、電解錳12-14wt％、錳鐵2-4wt％、鎳粉3-3.5wt％、金屬鉻1～8wt％、銅粉2-2.3wt％、鈦鐵2～9wt％、長(zhǎng)石0.5-2wt％、鈦酸鈉2～8wt％和金紅石35-40wt％，余量為鐵粉。

作為優(yōu)選，硼鐵4wt％、鉬鐵0.05wt％、氟化物2.5wt％、鋯英砂2.5wt％、鎂粉4wt％、石英砂2.5wt％、硅鐵5wt％、電解錳14wt％、錳鐵2wt％、鎳粉3wt％、金屬鉻3wt％、銅粉2wt％、鈦鐵3wt％、長(zhǎng)石0.5wt％、鈦酸鈉4wt％和金紅石40wt％，余量為鐵粉。

作為優(yōu)選，硼鐵4wt％、鉬鐵0.05wt％、氟化物1.5wt％、鋯英砂1.5wt％、鎂粉4wt％、石英砂3wt％、硅鐵5wt％、電解錳12wt％、錳鐵4wt％、鎳粉3wt％、金屬鉻3wt％、銅粉2wt％、鈦鐵3wt％、長(zhǎng)石2wt％、鈦酸鈉4wt％和金紅石35wt％，余量為鐵粉。

作為優(yōu)選，硼鐵4wt％、鉬鐵0.05wt％、氟化物2.5wt％、鋯英砂1.5wt％、鎂粉4wt％、石英砂3wt％、硅鐵5wt％、電解錳14wt％、錳鐵2wt％、鎳粉3.5wt％、金屬鉻3wt％、銅粉2.3wt％、鈦鐵3wt％、長(zhǎng)石0.5wt％、鈦酸鈉4wt％和金紅石37.5wt％，余量為鐵粉。

作為優(yōu)選，所述藥粉芯占藥芯焊絲總質(zhì)量的12～18wt％。

作為優(yōu)選，所述鋼制外皮包括以下成分：C 0.02～0.04wt％、Mn 0.15～0.35wt％、Si≤0.035wt％、S≤0.015wt％、P≤0.017wt％、Al≤0.05wt％和N≤0.005wt％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

作為優(yōu)選，所述鋼制外皮包括以下成分：C 0.02～0.035wt％、Mn 0.15～0.35wt％、Si≤0.35wt％、S≤0.015wt％、P≤0.017wt％、Al≤0.05wt％和N≤0.005wt％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

作為優(yōu)選，所述鋼制外皮包括以下成分：C：0.025％、Mn：0.22％、Si：0.0082％、S：0.0056％、P：0.010％、Al：0.018％和N：0.0023％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種免涂裝橋梁鋼用耐候藥芯焊絲的制備方法。

技術(shù)方案是：一種免涂裝橋梁鋼用耐候藥芯焊絲的制備方法，包括以下步驟：

在將藥粉芯的各組分混合之前，先用80目篩將每個(gè)藥粉進(jìn)行過(guò)篩處理，然后將其按配比混合均勻后，置于鋼制外皮上，包裹或卷制成絲并經(jīng)拉拔減徑至預(yù)定規(guī)格的藥芯焊絲。

發(fā)明原理：

硼鐵：B能抑制晶界先共析鐵素體的產(chǎn)生，加入適量的硼可提高熔敷金屬的強(qiáng)度，但是低溫沖擊性能隨著B(niǎo)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大先上升后下降，因此藥粉中硼鐵的加入量為。

鉬鐵：可以細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度、淬透性，改善脫渣性，提高電弧穩(wěn)定性，但是鉬的含量過(guò)高會(huì)使韌性惡化。

氟化物：調(diào)整熔渣的熔點(diǎn)和粘度，改善脫渣性，降低熔敷金屬中擴(kuò)散氫的含量，

鋯英砂：主要起造渣、改善脫渣性能的作用。

硅鐵：硅是脫氧劑，可以細(xì)化熔滴，改善電弧穩(wěn)定性，提高焊絲的熔化速度，提高熔敷金屬的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度。但是含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度過(guò)高、韌性下降。

電解錳：錳不僅可以和硅一起聯(lián)合脫氧，還具有脫硫的作用，適量的錳元素，可以提高熔敷金屬的強(qiáng)度。藥粉芯中錳含量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度不足、脫氧不充分，含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致焊縫金屬?zèng)_擊韌性惡化。

鎳粉：鎳可以降低焊縫金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，在一定條件下，隨著鎳的增加，強(qiáng)度有一定的提高，低溫沖擊韌性有明顯的改善，同時(shí)鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力；但是Ni含量過(guò)高，會(huì)增大熔敷金屬的熱裂紋傾向。

金屬鉻：Cr是主要耐候性元素之一，對(duì)熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的提高有很大的作用，但是含量過(guò)高，會(huì)造成塑性、沖擊韌性的明顯降低。

銅粉：銅能提高熔敷金屬的強(qiáng)度和韌性，特別是提高耐大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆。

鈦鐵：Ti是強(qiáng)脫氧劑。它能促進(jìn)針狀鐵素的形成，細(xì)化晶粒，并有造渣的作用。

長(zhǎng)石：主要用于造渣、穩(wěn)定電弧、細(xì)化熔滴，提高再引弧性能，但是含量過(guò)高會(huì)增加熔渣的熔點(diǎn)和粘度，使脫渣性變差。

鈦酸鈉：主要用于造渣、穩(wěn)定電弧，改善脫渣性能。

金紅石：主要起造渣、穩(wěn)定電弧，改善焊縫成型，提高脫渣性能，減少飛濺等作用。

鐵粉：有利于藥粉均勻分布，可以提高焊接的熔敷效率和電弧穩(wěn)定性。

本發(fā)明中，鋼制外皮為寬度為12～16mm且厚度為0.6～1.0mm的低碳鋼鋼帶；所述藥芯焊絲直徑為1.2～2.4mm。

有益效果：

本發(fā)明焊接電弧穩(wěn)定、飛濺小、脫渣容易，焊縫成型美觀，適用于全位置焊接，焊縫的力學(xué)性能好，-40℃沖擊韌性大于80J，并且具有很強(qiáng)的耐腐蝕性。

熔敷金屬力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度≥400Mpa、屈服強(qiáng)度≥510Mpa、延伸率≥22％、-40℃沖擊≥80J、耐大氣腐蝕指數(shù)I≥6.5。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1

藥粉芯各組分的質(zhì)量百分比如下：硼鐵4％、鉬鐵0.05％、氟化物2.5％、鋯英砂2.5％、鎂粉4％、石英砂2.5％、硅鐵5％、電解錳14％、錳鐵2％、鎳粉3％、金屬鉻3％、銅粉2％、鈦鐵3％、長(zhǎng)石0.5％、鈦酸鈉4％、金紅石40％、余量為鐵粉。

碳鋼鋼帶的成分為：C：0.025％、Mn：0.22％、Si：0.0082％、S：0.0056％、P：0.010％、Al：0.018％和N：0.0023％，余量為鐵及雜質(zhì)。

在將藥粉芯的各組分混合之前，先用80目篩將每個(gè)藥粉進(jìn)行過(guò)篩處理，然后將其按配比混合均勻后，置于鋼制外皮上，包裹或卷制成絲并經(jīng)拉拔減徑至預(yù)定規(guī)格的藥芯焊絲。

實(shí)施例2

藥粉芯各組分的質(zhì)量百分比如下：硼鐵4％、鉬鐵0.05％、氟化物1.5％、鋯英砂1.5％、鎂粉4％、石英砂3％、硅鐵5％、電解錳12％、錳鐵4％、鎳粉3％、金屬鉻3％、銅粉2％、鈦鐵3％、長(zhǎng)石2％、鈦酸鈉4％、金紅石35％、余量為鐵粉。

其它步驟與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例3

藥粉芯各組分的質(zhì)量百分比如下：硼鐵4％、鉬鐵0.05％、氟化物2.5％、鋯英砂1.5％、鎂粉4％、石英砂3％、硅鐵5％、電解錳14％、錳鐵2％、鎳粉3.5％、金屬鉻3％、銅粉2.3％、鈦鐵3％、長(zhǎng)石0.5％、鈦酸鈉4％、金紅石37.5％、余量為鐵粉。

其它步驟與實(shí)施例1相同。

實(shí)施1-3的免涂裝橋梁鋼用耐候鋼藥芯焊絲，采用直流反接焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定、飛濺小、脫渣容易，焊縫成型美觀，適用于全位置焊接。熔敷金屬成分為：C：0.042％、Mn：1.17％、Si：0.24％、S：0.0076％、P：0.0089％、Cr：0.42％、Ni：0.55％、Cu：0.36％。熔敷金屬力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度Rel：510Mpa，抗拉強(qiáng)度Rm：590Mpa，延伸率A：25％，-40℃沖擊功：118J，耐大氣腐蝕指數(shù)I＝6.7。

本發(fā)明的免涂裝橋梁鋼用耐候藥芯焊絲，適用于抗拉強(qiáng)度級(jí)別為500MPa以上高耐候鋼的焊接，特別適用于橋梁、鐵道車(chē)輛、船舶等領(lǐng)域。