专利名称：高强度结构钢用气体保护焊丝的制作方法
技术领域：
本发明属于焊丝技术领域，尤其涉及专门使用于低合金高强度钢焊接的 高强度结构钢用气体保护焊丝。
背景技术：
低合金高强度钢是一种优异的低温冲击韧性、强度高的钢材，具有降低 材料消耗、减轻结构重量、提高结构性能和安全性的优点，因此已被工程机 械、铁路桥梁、海洋设施和高压容器等工程广泛使用。该种钢材的拉伸强度
为600Mpa左右，然而与该种钢材的焊接强度相匹配的焊丝十分匮乏。目前 在焊接上述低合金高强度钢时，要么采用强度在550—560Mpa的Er55系列 焊丝，而利用该系列焊丝所焊接的含缝的强度偏低，降低了低合金高强度钢 的性能；要么采用强度为690Mpa的ER69—3系列焊丝，尽管采用该系列的 焊丝所焊接的低合金高强度钢含缝的强度很高，但由于焊丝中合金的含量太 高，其焊缝很容易产生冷裂纹，影响焊缝的焊接质量而为工程埋下严重隐患。 另外，上述两种系列的焊丝中均由于添加有贵重的金属镍和金属钼，因此不 但大大增加了焊丝的生产成本，而且在焊接作业时必须将所要焊接的低合金 高强度钢进行15(TC温度以上的预热，这样既提高了焊接的操作工序和难度， 恶化了焊工的工作环境。
专利号为ZL01128326.2、授权公告号为CN1152767C的发明专利公开了 一种"微钛硼高韧性气体保护焊丝"，该焊丝由下列重量百分数的化学成分构 成C: 0.03—0.10、 Mn: 1.00—1.80、 Si: 0.20—1.00、 Ti: 0.10—0.20、 Ni: 0.50—1,40、 B: 0.002—0.010、 S《0.025、 P《0.025，余量为铁及其不可避免 的杂质。在该焊丝中含有高含量的贵重金属镍，因此使得其成本大大提高。 另外利用该焊丝焊接的低合金高强度钢时，由于合金比例上的问题，还存在 着必须将所要焊接的低合金高强度钢进行15(TC温度以上的预热及其焊缝仍 然存在易产生冷裂纹的缺陷。
发明内容
本发明的目的，就是提供生产成本低、适用于低合金高强度钢的焊接的 高强度结构钢用气体保护焊丝
实现本发明目的的第一技术方案为
一种高强度结构钢用气体保护焊丝，其特征为由下列重量百分比的元素:
C: 0.04—0.12、 Mn: 1.20—2.20、 Si: 0.40~0.90、 Ti: 0.03—0.20、 V: 0.03 一0.06、 B: 0.002—0.006、 S《0.025、 P《0.025余量为铁及其不可避免的杂 质构成。
当构成上述的高强度结构钢用气体保护焊丝的表面镀铜时，其铜的含量
应当小于0.5%;
为了进一步提高焊缝的冲击韧性，在构成上述焊丝的组分中添加铁重量
的0.015—0.060重量份的Nb。
实现本发明目的的第二技术方案为
高强度结构钢用气体保护焊丝，由下列重量百分比的元素:C:0.04—0.12、 Mn: 1.20—2.20、 Si: 0.40—0.90、 Ti: 0.03—0.20、 Nb: 0.015—0.060、 B: 0.002—0.006、 S《0.025、 P《0.025，余量为铁及其不可避免的杂质构成。
本发明所提供的高强度结构钢用气体保护焊丝与现有技术相比，具有以
下优点其一，经实验，利用该焊丝焊接高强度结构钢，能够实现焊缝的微
合金化，阻止了焊接的焊缝产生冷裂纹现象的发生；并且焊接时无须预热， 因此改善了焊工的操作环境，降低了焊接成本；其二，由于在该焊丝中含有 适量的Ti、 V、 B，使得焊缝的晶粒更加细化，提高了焊缝的强韧性，降低了 焊接时飞溅程度；其三，由于构成该高强度结构钢用气体保护焊丝中，不含 有贵重的金属镍和钼，每吨的生产成本能够降低IOOO多元以上。
具体实施例方式
实施例1
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼
工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.04、 Mn: 2.00、 Si: 0.50、 Ti: 0.10、 V: 0.04、 B: 0.005，余量为铁及其不可避免的杂 质。
实施例2
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.12、 Mn: 1.90、 Sh 0.60、 Ti: 0.15、 V: 0.03、 B: 0.004，余量为铁及其不可避免的杂 质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.5。
实施例3
选用S和P均小于0.015重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.08、 Mn: 1.50、 Si: 0.80、 Th 0.18、 V: 0.05、 B: 0.006，余量为铁及其不可避免的杂 质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.3。
实施例4
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.10、 Mn: 1.80、 Si: 0.90、 Ti: 0.08、 V: 0.06、 B: 0.002，余量为铁及其不可避免的杂 质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.5。
实施例5
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.06、 Mn: 1.60、 Si: 0.40、 Ti: 0.05、 V: 0.05、 B: 0.003，余量为铁及其不可避免的杂 质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.5。
实施例6
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.05、 Mn: 2.20、 Si: 0.70、 Ti: 0.20、 V: 0.04、 B: 0.004，余量为铁及其不可避免的杂 质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.3。实施例7
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.12、 Mn: 1.30、 Si: 0.55、 Ti: 0.03、 V: 0.06、 B: 0.005，余量为铁及其不可避免的杂 质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.4。
实施例8
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.09、 Mn: 1.20、 Si: 0.75、 Ti: 0.05、 V: 0.05、 B: 0.002，余量为铁及其不可避免的杂 质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.5。
实施例9
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.05、 Mm 1.70、 Si: 0.65、 Ti: 0.12、 V: 0.03、 B: 0.003，余量为铁及其不可避免的杂 质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.4。 实施例10
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.06、 Mm 1.60、 Si: 0.45、 Ti: 0.10、 V: 0.05、 B: 0.004，余量为铁及其不可避免的杂 质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.5。
利用上述实施例制备出的焊丝(规格为直径为1.6毫米)，对Q460型号 的高强度结构钢由二氧化碳气体保护进行焊接，其焊缝的熔敷金属力学性能 参数为抗拉强度(Rm) ^590Mpa，屈服强度(Rr0.2)》490Mpa，伸长率 (A)》19%， V型冲击吸收功(AKv)》47J (零下29。C)。
为了进一步提高焊缝的冲击韧性，在构成上述焊丝的组分中添加一定量 的金属铌Nb，其实施例如下
实施例11
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.04、 Mn: 1.90、 Si: 0.80、 Ti: 0.08、 V: 0.05、 B: 0.004、铁重量百分之0.050的Nb 以及铁及其不可避免的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊 丝中铁成分的百分之0.5。
实施例12
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.12、 Mn: 1.50、 Si: 0.90、 Ti: 0.05、 V: 0.04、 B: 0.005、铁重量百分之0.015的Nb 以及铁及其不可避免的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊 丝中铁成分的百分之0.4。 实施例13
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.08、 Mn: 1.80、 Si: 0.40、 Ti: 0.20、 V: 0.06、 B: 0.002、铁重量百分之0.030的Nb 以及铁及其不可避免的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊 丝中铁成分的百分之0.3。
实施例14
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.10、 Mn: 1.60、 Si: 0.70、 Th 0.03、 V: 0.05、 B: 0.003、铁重量百分之0.015的Nb 以及铁及其不可避免的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊 丝中铁成分的百分之0.4。 实施例15
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.06、 Mm 2.20、 Si: 0.55、 Ti: 0.05、 V: 0.03、 B: 0.004、铁重量百分之0.060的Nb
以及铁及其不可避免的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊
丝中铁成分的百分之0.5。
根据实验由实施例11——实施例15所构成的焊丝焊接焊缝冲击韧性的 参数为规格为直径为1.6毫米)，对Q460型号的高强度结构钢由二氧化碳 气体保护进行焊接，其焊缝的熔敷金属力学性能参数为抗拉强度(Rm)》 590Mpa,屈服强度(Rr0.2)》495Mpa，伸长率(A)》19%, V型冲击吸收 功(AKv) >49J (零下29。C)。
在上述焊丝的组分中，利用添加一定量的金属铌Nb来代替金属钒V所 构成的焊丝焊接焊缝的冲击韧性，能够达到上述同样的效果。其实施例如下-实施例16
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.04、 Mn: 1.90、 Si: 0.80、 Ti: 0.08、 B: 0.004、铁重量百分之0.050的Nb以及铁及其 不可避免的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分 的百分之0.5。
实施例17
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.10、 Mn: 1.60、 Si: 0.70、 Ti: 0.03、 B: 0.003、铁重量百分之0.015的Nb以及铁及其 不可避免的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分 的百分之0.4。 实施例18
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼 工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C: 0.12、 Mn: 1.50、 Si: 0.90、 Ti: 0.05、 B: 0.005、铁重量百分之0.030的Nb以及铁及其 不可避免的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分 的百分之0.4。
权利要求
1、高强度结构钢用气体保护焊丝，其特征在于基本由下列重量百分比的元素C0.04-0.12、Mn1.20-2.20、Si0.40-0.90、Ti0.03-0.20、V0.03-0.06、B0.002-0.006、S≤0.025、P≤0.025，余量为铁及其不可避免的杂质构成。
2、 根据权利要求1所述的高强度结构钢用气体保护焊丝，其特征在于构成所述的焊丝中含有小于0.50%的铜元素。
3、 根据权利要求1所述的高强度结构钢用气体保护焊丝，含有铁质量的 0.015—0.060重量份的Nb。
4、 高强度结构钢用气体保护焊丝，其特征在于由下列重量百分比的元素C: 0.04—0.12、 Mn: 1.20—2.20、 Si: 0.40—0.90、 Ti: 0.03—0.20、 Nb: 0.015—0.060、 B: 0.002—0.006、 S《0.025、 P《0.025，余量为铁及其不可避 免的杂质构成。
全文摘要
本发明属于焊丝技术领域，公开了一种高强度结构钢用气体保护焊丝。其技术方案为，该焊丝由下列重量百分比的元素C0.04-0.12、Mn1.20-2.20、Si0.40-0.90、Ti0.03-0.20、V0.03-0.06、B0.002-0.006、S≤0.025、P≤0.025和余量为铁及其不可避免的杂质构成。经实验，利用该焊丝焊接高强度结构钢，能够实现焊缝的微合金化，阻止了焊缝产生冷裂纹现象的发生；并且焊接时无需预热，改善了焊工的操作环境，降低了焊接成本；所焊接的焊缝晶粒更加细化，提高了焊缝的强韧性，降低了焊接时飞溅程度，并且每吨的生产成本能够降低1000多元以上。
文档编号B23K35/30GK101172322SQ20071018641
公开日2008年5月7日 申请日期2007年11月16日 优先权日2006年12月5日
发明者金秋生 申请人:金秋生