[发明专利]一种电渣焊接用药芯焊丝

说明书

本发明提供一种可用于电渣焊接的药芯焊丝，该焊丝是在钢制外皮内填充合金及矿物粉末的药芯焊丝，其中合金及矿物粉末相对于焊丝总质量，含有：C：0.03~0.10%，Si：0.15~0.40%，Mn：1.00~1.60%，Ni：0.10~1.00%，Mo：0.30~0.60%，Ti：0.05~0.10%，B：0.003~0.005%，TiO2：3.0~5.0%，Al2O3：0.3~0.5%，MgO：0.50~1.50%，其余为铁及不可避免的杂质。该焊丝可用于600MPa级以上钢板的电渣焊接，当焊接热输入≤1000kJ/cm时，焊缝金属抗拉强度≥600MPa，‑60℃冲击功≥100J。

技术领域

本发明涉及一种电渣焊接用药芯焊丝，适用于船舶、海工、建筑、桥梁等领域厚度≤120mm的钢板电渣焊接用，属于焊接材料领域。

背景技术

近年来，随着高效焊接技术的发展，电渣焊接技术在船舶、海工、建筑、桥梁等领域已越来越广泛得到应用，但电渣焊接过程由于热输入量较大，导致焊缝冷却速度过慢、焊缝组织粗化，进而导致焊缝金属低温韧性的恶化。

目前，针对电渣焊接用的焊丝，已有一些相关技术，例如：JP8164497A和JP59179289A采用Cr-Ni-Mo技术制得的电渣焊丝，可用于抗拉强度500MPa以上钢板的焊接，但其焊接接头低温韧性较差，仅能满足0℃冲击功≥20J；JP2003340592A和JP2004058142A采用Mo-Ti-B技术，并通过添加Cr、V和Nb的方法抑制焊缝金属冷却过程中先共析铁素体的形成，促进晶内铁素体形核，从而使得焊缝金属的0℃冲击功≥100J；JP2009154199A则通过研究Ti-B元素对焊缝金属韧性的影响规律，设计了一种低碳无镀铜实芯焊丝，使得焊缝金属的0℃冲击功≥70J；而JP2009045671A在Mo+Ti+B技术路线基础上，通过添加强脱氧剂Mg,Ca或REM，来增强晶内铁素体的形核，采用该焊丝焊接60mm钢板的焊缝金属的0℃冲击功≥100J，以上现有专利焊丝主要针对普通建筑钢结构等，且制得的焊缝只具备0℃的冲击性能；专利CN103350290B虽然通过添加大量的Ni元素(3.5～5.5％)，并且辅以Mo-Ti-B技术，将焊缝金属的冲击韧性提高到了-40℃冲击功≥180J，但其缺点在于，添加大量的Ni元素，一方面使得焊丝的拉拔过程困难，另一方面也使得焊丝的制造成本大大增加。

通过上述分析可知，目前针对电渣焊丝的设计开发均集中于实芯焊丝，而为了确保焊缝金属的力学性能，焊丝中往往会添加较多的合金成分，这就造成了成品焊丝的强度过高，并且在拉拔时，对于焊丝的直径控制较困难，容易造成焊丝直径不均匀，焊丝强度过高和直径不均会导致焊接时送丝过程不稳定，容易出现卡丝、断弧等现象，对于电渣焊接而言，卡丝、断弧是不可接受的致命缺陷。虽有专利CN200710134163披露了一种可用于大线能量焊接用的药芯焊丝，但其焊接热输入只能达到60kJ/cm，远远达不到电渣焊的热输入要求。

近年来，随着船舶、海工、建筑、桥梁等行业对安全系数的要求越来越高，对焊缝金属的冲击韧性要求也在逐渐提高。目前，在船舶、海工、建筑、桥梁等结构的建造中，已有较多F级(要求-60℃冲击功≥47J)钢板的使用，但由于配套电渣焊丝的缺乏，不能进行电渣焊接，大大降低了焊接效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电渣焊接用的药芯焊丝，使用该焊丝制得的焊接接头综合力学性能优异，焊接接头抗拉强度≥600MPa，-60℃冲击功≥100J，并且焊接工艺过程稳定，可广泛用于船舶、海工、建筑、桥梁等领域。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下设计方案：