[发明专利]高强度调质结构钢用金属粉型药芯焊丝和焊接工艺

说明书

本发明公开了一种高强度调质结构钢用金属粉型药芯焊丝和焊接工艺，属于焊接技术领域。该焊丝以钢带作为外皮，内部填充药芯；按重量百分含量计，所述药芯的组成：金属镍粉：13‑16％；金属铬粉：2‑3％；钼铁：5‑8％；钛铁：3‑5％；电解锰：11‑14％；硅铁：4‑7％；Na₂O+K₂O：2‑3％；TiO₂：8‑10％；SiO₂+Al₂O₃：3‑5％；其余为铁粉；本发明焊丝配合80％Ar+20％CO₂混合保护气体，适合于焊接Q890高强度结构用调质钢，能够在较低热输入条件下获得满意的焊接接头性能，还具有焊缝成型好、焊接飞溅小、焊缝扩散氢含量低及熔敷效率高等优点，完全可以取代实芯焊丝进行焊接。

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调质结构钢用金属粉型药芯焊丝和焊接工艺。

背景技术

随着我国制造业水平的不断提高，从降低自重、提高承载能力及降低制造成本等多方面考虑，屈服强度890MPa及以上级别超高强钢在工程机械、煤矿机械、港口机械等领域获得了越来越多的应用，如大吨位起重机吊臂、高性能液压支架、超大吨位港口机械设备等均设计使用屈服强度890MPa及以上级别超高强钢制造。为此，GB/T16270《高强度结构用调质钢板》新版标准中增加了Q800、Q890和Q960三个级别的钢种。

Q890高强度调质钢具有明显的淬硬倾向，该类钢在焊接冷却过程中，焊缝及焊接热影响区容易形成为脆硬的组织，焊接接头容易产生局部软化和脆化，从而影响整个焊接接头的综合性能；当焊接接头的拘束度较大或氢含量较高时，很容易导致裂纹的产生，由于焊接裂纹敏感性的增加，会导致焊接结构的失效。因此，获得强度高、韧性好综合性能满足要求的焊接接头是Q890高强度调质钢焊接的关键所在。

焊接材料的选用及相配套的焊接工艺是满足Q890高强度调质结构钢焊接关键。从Q890高强钢焊接状况及相关文献检索发现，Q890等高强钢焊接基本采用相应强度级别的实芯焊丝进行焊接。采用实芯焊丝焊接Q890以上级别高强钢的缺点是焊接热输入降低幅度有限，因为对于800MPa以上调质结构钢，降低焊接热输入是获得满意焊接接头的必要条件，而实芯焊丝的特点决定了随着热输入的进一步降低，焊接电弧的过渡形式会从射流过渡转变为大颗粒过渡及短路过渡，而大颗粒过渡及短路过渡的缺点是飞溅大、熔深浅、容易产生未熔合、焊缝成型差等。

因此，研发一种适用于Q890高强钢焊接、且具有较低热输入的焊丝材料是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度调质结构钢用金属粉型药芯焊丝和焊接工艺，该焊丝适用于采矿设备高端液压支架及工程机械用Q890高强度调质结构钢的焊接，该焊丝除具有在较低热输入条件下焊缝成型好、焊接飞溅小、焊缝扩散氢含量低及熔敷效率高等优点外，还具有满意的焊接接头性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高强度调质结构钢用金属粉型药芯焊丝，该焊丝以钢带作为外皮，内部填充药芯；按重量百分含量计，所述药芯的组成如下：

金属镍粉：13-16％；金属铬粉：2-3％；钼铁：5-8％；钛铁：3-5％；电解锰：11-14％；硅铁：4-7％；Na₂O+K₂O：2-3％；TiO₂：8-10％；SiO₂+Al₂O₃：3-5％；其余为铁粉。

所述焊丝的直径为Φ1.2mm，药芯的填充率为14-17％。

所述药芯组成中，金属镍粉中金属镍的含量大于99.5wt.％，金属铬粉中金属铬的含量大于99wt.％，钼铁中的钼的含量大于55wt.％，钛铁中钛的含量大于40wt.％。