[发明专利]一种高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝。

背景技术

进入90年代，经济发展对交通建设的需求日益增长，高速公路网的建设和跨江河、跨海湾通道的建设，迫切要求修建大跨度钢桥。我国钢桥建设逐渐从栓焊桥过渡为全焊桥。

我国的桥梁用钢经历了一个比较漫长的发展过程。建设完工的桥梁所使用钢板的屈服强度从235MPa、345MPa、370MPa级别逐渐发展到420MPa级别。桥梁用钢除了要有高的抗拉强度，还要求有一定的屈强比；屈强比愈小，结构抗破坏的潜在能力愈高，一旦超载，也能由于塑性变形被及早发现而不致发生毁灭性破坏，但若屈强比太低，则材料的有效利用率就低。

我国2015年开工建设的沪通大桥将采用屈服强度级别为500MPa的新一代桥梁钢Q500qE，该材料的屈强比与其塑性、疲劳裂纹扩展速率、低应力循环性能和断裂韧性关系不大，Q500qE母材虽然屈强比不同，但其延伸率都在20％以上，具有良好的塑性和较好的止裂能力以及对应力集中的再分配能力。另外，Q500qE高性能桥梁钢母材韧脆转变温度比Q370qE和Q345qD桥梁钢大大降低，具有良好的低温冲击韧性，焊缝金属韧脆转变温度与Q370qE桥梁钢焊缝相当。随着温度的降低，44mm以下板厚Q500qE母材的断裂韧性变化不大，但60mm板厚Q500qE母材的断裂韧性在温度降至-40℃以下后，有较大幅度的降低。各种板厚的Q500qE焊缝的断裂韧性都比母材低。铁路钢桥5种典型构造细节的疲劳试验表明，Q500qE高性能钢与目前普遍使用的Q370qE桥梁钢对比，其典型构造细节的疲劳强度都略有提高，Q500qE高性能钢的疲劳性能能够满足铁路钢桥的要求(“500MPa级高性能钢(Q500qE)在铁路钢桥中的应用研究”，田越，中国铁道科学研究院，2010年)。

焊条与母材的匹配，其强度、韧性、化学成分对于焊接效果非常重要，现有技术中，还没有与桥梁钢Q500qE配套的药芯焊丝。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与高强度桥梁钢Q500qE相配套的药芯焊丝，该药芯焊丝的熔敷金属化学成分、熔敷金属力学性能和熔敷金属耐腐蚀性能能满足桥梁钢Q500qE的焊接要求。

本发明提供的高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝，包括外皮和药芯，所述药芯成分及用量按质量百分含量计为：

TiO₂：24～26％，ZrO₂：5～6％，SiO₂：6～7％，Al₂O₃：2～3％，NaF：1.5～2.0％，Mn：10～12％，Si：2.5％，Al：6.0～6.5％，Ni：11～12％，Cr：2.5～4.0％，Cu：2.5～4.0％，Sb：0.25％，C：0.3％，余量为铁粉。

优选地，所述药芯占药芯焊丝总质量的15％。

优选地，所述外皮为碳钢外皮。更优选地，所述碳钢外皮的化学成分质量百分含量为：C≤0.035％，Mn：0.200～0.350％，Si≤0.028％，S≤0.010％，P≤0.010％。例如可以使用市售SPCD-DS碳钢钢带。

优选地，所述药芯成分及用量按质量百分含量计为：TiO₂：24％，ZrO₂：5％，SiO₂：6％，Al₂O₃：2％，NaF：1.5％，Mn：10％，Si：2.5％，Al：6.0％，Ni：11％，Cr：2.5％，Cu：2.5％，Sb：0.25％，C：0.3％，铁粉26.45％。

优选地，所述药芯成分及用量按质量百分含量计为：TiO₂：26％，ZrO₂：6％，SiO₂：7％，Al₂O₃：3％，NaF：2.0％，Mn：12％，Si：2.5％，Al：6.5％，Ni：12％，Cr：4％，Cu：4％，Sb：0.25％，C：0.3％，铁粉14.45％。