[发明专利]一种桥梁钢Q500qE焊接用药芯焊丝

说明书

本发明属于焊接材料技术领域，特别涉及一种桥梁钢Q500qE焊接用药芯焊丝。药芯焊丝由冷轧钢带包裹药芯粉制成，药芯粉占焊丝总质量的15%~18%。药芯成分及用量按质量百分比计为：纳米氮化硼1.0%~1.5%，Cr 1.2%~2.2%，Nb 0.2%~0.3%，Ni 2.0%~3.0%，Ti 0.1%~0.2%，FeSi45硅铁粉3.5%~6.0%，ZrF₂ 1.8%~3.0%，Cu 1.0%~1.5%，Mn 6.5%~7.8%，余量为铁粉。本发明药芯焊丝的制备方法简单，焊缝熔敷金属具有较高的抗拉强度和下屈服强度，屈强比小，低温时的冲击韧性满足使用要求，且耐大气腐蚀性能强。

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，更具体的是涉及一种桥梁钢Q500qE焊接用药芯焊丝。

技术背景

药芯焊丝是一种新的焊接材料，也称为管状焊丝，目前可用于自动焊、半自动焊、气体保护焊，药芯焊丝可以通过调整药粉的合金成分种类和比例，很方便地设计出各种不同用途的焊接材料，因为其合金成分可灵活方便的调整，焊缝金属质量好，与母材的适应性强，焊接生产效率高。

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到345MPa再到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强，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。另外，耐大气腐蚀要求也是衡量桥梁钢的焊缝熔敷金属是否合格的重要指标。

我国2015年开工建设的沪通大桥采用的屈服强度级别为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，延伸率在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，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。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）。

焊接材料与母材的匹配，其强度、韧性、化学成分对于焊接效果非常重要，现有技术中对桥梁钢Q500qE配套的药芯焊丝研究开发的很少。

国家技术监督局于2015年9月11日发布了新标准GB/T 714－2015《桥梁用结构钢》（2016年6月1日实施）代替了GB/T 714－2008，其中最主要的改动是对低温冲击吸收能量值（KV₂）值进行了大幅度的调整，将原来－40℃时的KV₂值由47J提高到120J，而且在附录B中增加了推荐的屈强比（Q345q、Q370q、Q420q均不大于0.85，Q460q~Q690q协议，即可参照0.85执行），在附录C中提出了利用钢的化学成分预测钢的耐腐蚀性指数I的计算公式，按ASTM相关标准钢材有较好的耐大气腐蚀性指数值I应不小于6.0。