[发明专利]一种渣气联保药芯焊丝及其焊后热处理方法

说明书

本发明提供一种渣气联保药芯焊丝及其焊后热处理方法。所述药芯焊丝包括4Ni钢制外皮和药粉芯，所述药粉芯占所述药芯焊丝总重量的18％‑20％；所述药粉芯按照质量百分含量，由28.5‑37.0％的造渣剂、1.5‑2％的造气剂、1.5‑2％的稳弧剂、25.5％‑55.5％的合金剂和余量的Fe粉组成。采用本发明中直径1.4mm规格的气保护O型渣气联保药芯焊丝，将焊接热输入从10kJ/cm提高至30kJ/cm条件下，经特定焊后回火热处理(480℃‑580℃，2h‑4h)，室温下焊接熔敷金属的抗拉强度高达1000‑1020MPa，屈强比为0.82‑0.85，强塑积≥15GPa·％，扩散氢≤4ml/100g(水银法)。

技术领域

本发明属于焊接材料开发技术领域，具体为一种气保护O型药芯焊丝，尤其是一种渣气联保药芯焊丝、其制备方法及焊后热处理方法，以满足使用该药芯焊丝焊接后的焊缝处金属结构经焊后热处理能够具有低屈强比、高强塑积、吉帕级和超低氢的优点。

背景技术

近年来，国内重点(重大)工程建设用高强钢正向着轻量化、高强化的方向发展，特别是在车辆工程、机械、水利水电等承受动载部件，在结构设计时充分利用了高强钢的高屈服强度来进一步降低部件的设计厚度与重量。目前，1GPa(吉帕)级高强钢的应用已在商用车承载梁架、起重吊臂、水电蜗壳等关键焊接结构进入了实质性设计环节。随着未来钢板服役等级的提升及其使役工况的进一步严苛，对高强钢焊接接头的安全裕度也都提出更高要求。

当前，国内焊接工程建设往往受到施工环境及工期限制，希望焊接材料能适应野外环境大热输入焊接，从而提高大型结构件的焊接效率。从焊接设备与工艺角度考虑，手工电弧焊和气体保护焊可以方便实现野外焊接，但手工电弧焊的焊接效率较低。虽然从提高焊接效率的角度考虑，实心焊丝的气体保护焊比手工电弧焊具有优势，然而其又不能实现渣气联合保护熔池，无法保证高效焊接过程中焊缝的增氧问题。特别是从焊接热输入角度考虑，无论是手工电弧焊还是实心气体保护焊，其焊接热输入范围均为10-20kJ/cm，而一旦焊接热输入大于20kJ/cm后，会给焊缝接头特别是高强钢焊接接头，带来残余应力大、韧性储备低、强塑性差等种种问题，严重影响1GPa级高强钢焊接部件的结构安全性。

因此，亟需开发设计一种药芯焊丝，在提高焊接效率的同时有效保护焊接熔池，也同时提高1GPa级高强钢焊缝金属大热输入条件下的安全裕度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气保护O型的渣气联保药芯焊丝，提高了焊接效率和热输入适用范围，使用该药芯焊丝焊接后的超强钢金属结构，经焊后热处理能够具有低屈强比、高强塑积的超低氢、吉帕级的优点，具体的，使焊接结构在热输入从10kJ/cm提高至30kJ/cm条件下，经焊后回火热处理(480℃-580℃，2h-4h)实现室温下熔敷金属抗拉强度≥1000MPa，屈强比≤0.85，强塑积≥15GPa·％，扩散氢≤4ml/100g(水银法)。

为达成以上目的，本发明的内容是：

本发明提供一种焊后实现低屈强比、高强塑积的吉帕级渣气联保药芯焊丝，其特征在于：所述药芯焊丝包括4Ni钢制外皮和药粉芯，所述药粉芯占所述药芯焊丝总重量的18％-20％；所述药粉芯按照质量百分含量，由28.5-37.0％的造渣剂、1.5-2％的造气剂、1.5-2％的稳弧剂、25.5％-55.5％的合金剂和余量的Fe粉组成。

进一步优选的，所述4Ni钢制外皮中的C质量百分含量≤0.02％，Si质量百分含量≤0.02％，Mn质量百分含量≤0.1％，S+P的质量百分含量≤0.002％，Ni质量百分含量约4.0％，余量为Fe。