8 2

焊接 20(0 041)18 95

良好的组织状态，优良的力学性能。

3郭宝和，孟祥玉. 11 H4铝合金焊丝的研制。包头：五二研究 参考文献所， 8 15 9

( 收稿日 20 0 0 )期 04 8 8

化焊接国际论坛.北京：机械工程学会， 0.一3中国 2 28 1 0

CipK mhe .琴E一丝速 效 ht a e b. TI双高焊高 r h r r‘ W s m u T o N工程师。主作者简介：明珠， 7年出在读硕士研究生， 1 3生， 9

高元凯.20 5 1铝合金装甲材料的研制.包头：五二研究所，

要从事焊接工艺研究

耐候钢埋弧焊用焊剂/丝的研制焊中国焊接协会(尔滨市 108 )哈 500上海公略机电科技有限公司(033 21 ) 2常凤华孙学君

摘要通过焊接熔敷金属的周期浸润腐蚀和力学性能等试验， 表明研制的埋弧焊焊丝/焊剂适用于高耐候结构钢及高强度焊接结构耐候钢。关健词：耐候钢埋弧焊焊剂/焊丝 DE E OP N OF R/ L X S D OR V L M E T WI E F U U E F S AW HI OF GH E THE R SS A T F X W A R E I T N S E . T

Ci s We i As ii he n e ln s c tn d g o ao SagaGnl E co e ail ne Tcnl y, t hnhi gi ltmc n aSi c ad ho g C. L o t er h c c e e n e o o d

C a g nh a hn F gu e S n e n u X j uu

e t t Ts s we t t w efx epd SW st lf wln oh h e te rssa t e es nd t i/u dv oe f A i ua e e i f w ah r i n sel th o h h rl el a e o r s b o d g i i r g a h h ntse场prd s k e oo tt mcai" ei tt eot men. n i seg tl eoi o a cri e ad hn s r r s o d se tt d t h g r e i c g o sn n e cp p t e n id a r s o e s p

K y r e w坛； o

rst t l S W, i/ u eia s e, A r f x s n t e w el

0前

言

耐候

钢( 耐大气腐蚀钢)是通过加少量铜、铬、磷、镍，使其在金属基本表面上形成保护层，以提高钢材的耐候性能。按耐大气腐蚀性能可将耐候钢分为两类：

方法无法应用于耐候钢焊接，尤其是近年来高强度耐候钢的研制成功，对耐候钢埋弧焊用焊接材料的需求将更加迫切。 1焊剂/焊丝的研制

一类是高耐候结构钢，一类是焊接结构用耐候钢。高耐候结构钢的耐候性能好于焊接结构用耐候钢，其主要原因是焊接结构用耐候钢中加人少量的铜、镍，铬、没有磷，因此，焊接性能更好。耐候钢主要用于桥梁、建筑等结构。现在用于耐候钢焊接的工艺方法主要以焊条电弧焊和C: O气体保护焊为主，由于国内市场上没有相应的埋弧焊材料，埋弧焊这种高效、优质的焊接

11渣系选择 .耐候钢中含有铬、铜、 镍、磷等微量合金元素，焊剂应具有较小的氧化性，以保证合金过渡。为满足焊缝对低温韧性的要求，焊剂应采用碱性渣系，因此，本焊剂选择碱度为 15一 . . 18的氟碱型焊剂，主要成分见表1。

12合金系统的确定 .

万方数据

焊接 20 (0 04 1)表 1焊剂的主要成分《%)

9 2

试板尺寸为50 x m x m焊接工艺参数 0 m 20 2 m, m 0 m 0碱度

S 2 T 2 O+四 FO CF i+ i C M M O+ e 2 0 0 a n a1 5-2 2 0 5一3 0

见表 3 0表 3焊接工艺参数焊丝直径焊接电流焊接电压d mm / I /A U V /

5￣1 0一2 7 0 2 5 1 .

所研制的焊剂主要以焊接高强度耐候钢为主， 也可焊接高耐候结构钢；因此，焊缝的合金系统以M - n C一 i C为主， r N一 u保证焊缝的耐大气腐蚀性能；同时，加人微量的合金元素T一及 M细化晶粒， iB o提高焊缝的韧性。焊丝的化学成分见表 2 0表 2焊丝的化学成分(%)C i Mo C Mn S u S P

焊接速度

层间温度7 /℃

“(m i一 c mn’ )

4 8 6 0￣ 5 3 . 0 6 0 0-3 4 4 0 10￣10 0 5

14熔敷金属的性能 .研制焊剂/ 焊丝熔敷金属的化学成分和力学性能见表 4 0

0 0 0 1 16一 . -0 1 . 0 3一 . -0 0鉴0 0 5 .

7一 .2 . 2 0 . 0 5 . 0 5 .2 2 .

13焊剂/ .焊丝熔敷金属试验

焊接试板的材料选用 Q3A钢， 25试板的焊接按照 G 1 7-1 0低合金钢埋弧焊用焊剂》 B 0 9《 2 4 9标准进行，

,5熔敷金属周期浸润腐蚀试验 .试验用钢板选择甲3A钢。 5制备腐蚀试验用试样取自熔敷金属试板，试板尺寸 40 x m x 5 m 20 2 m 0 m 0 m。熔敷金属试验坡口 m及焊接工艺条件见表 5。试验方法按T/27-1 3铁路用耐候钢周期浸润腐蚀 BT35 9《 9试验方法》进行。

表 4焊剂/焊丝熔敷金属的化学成分和力学性能编号C i Mn S i Cr Mo Ni Cu T B2勺‘,气￣ Q飞， 1

化学成分(%)

力学性能

『 。 O ' h氏 AV k/MP a/ MP a

(%)2乙 U

( 4 9 )J一 00/4,,1 03 5 9

0 .0 .

1 2 0 . 7 .1 2 0. . 9￣

0 .}、

0】 .0.〕‘八、,

0 4 0 2 . 2 . 8

一

一

5 0 2 0 5 9,

2

0 .

门了

0. 5 0. 2 0. 2 0. 0 5 4 4 0 5 0 2

5 0 3 5 6 0

‘￣

亡、

9,07 28,9

表 5熔敷金属试验坡口及焊接工艺条件’

坡口及焊道布置20 0

焊丝直径d mm /

焊接电流IA /

焊接电压U /V

焊接速度

层间温度T℃ /

)洲(m i一 c mn’

6 0士1 5 0

3 0-3 2

1 0￣1 0 0 5

腐蚀试验用设备为浸渍一 干湿复合循环试验机。试验周期为7 h熔敷金属与 0CPie 5, 9 uT试样对比进 R

2在钢材上的试验 21 9 uT e . 0CPi钢焊接接头试验 R试板尺寸为 0 m 20 1 m 50 x m x m。接头形式 m 0 m 0及焊接参数见表 7。选用 0CPie 9 uT钢与所研制的焊 R剂/焊丝匹配，焊接对接试板，其力学性能见表 S o

行，结果见表6 0表 6周期浸润腐蚀试验结果

试样名称腐蚀失重率/g m 2 1相对腐蚀率 ( ., ) - h -熔敷金属 母材 0C P ie 9 uTR10 3 .

6 410 8 .5 5

10 4 0.10 0

22 M 50 Z . S A9W钢焊接接头试验试验材料选用日 本产的高强度耐候钢，钢板的化

万方数据

3 0

焊接 20 (0 04 1)

学成分及力学性能见表9。试板尺寸为50 x 0 m 20 m 0m x m接头形式及焊接参数见表 1。所研制的 m 2 1 m, 0

焊剂/焊丝与S A9W钢匹配焊接对接试板， M 50 Z其力学, t能见表 1。 1

表 7焊接参数

坡口尺寸及焊道布置

焊丝直径d mm /

道/层

焊接电流IA /

焊接电压更 V I/

焊接速度洲(m i’ c m一 n)

表 8 9 u T e 0 C P j钢焊接接头力学性能 R抗拉强度Q, P,M a/

试样形式

屈服强度, Ma o/ P,

伸长率

S( S%)

收率(= m角 10缩 D3 m度8) 8 0C%)—正弯背弯

弯曲①

冲击吸收功人、一0/ ( 4t)J焊缝熔合线热影响区(m ) 2m￣勺 6 29八j一1￣

焊接接头(板状)全焊缝(棒状)

50 5 55 540 2

断于母材

合 (个合 (个 4格2 )格2 ) 0月『 .

n U

290产

凡」

Z

}6

4

①弯轴直径按A S .-1 6 W D 9《桥梁焊接规范》 1 5 9选取。

表9 M 50钢化学成分及力学性能 S A 9 WZ

化学成分(%)(: S i Mn P S C u N i C r Mo V

力学性能

, 。 ' O b凡+ A Av k/MP /MP a a

(%) ( 4t)J一0/16 7

0. 1 0 2 1 . 4

1 3 0. 5 0. 0 . 9 01 05

0. 8 2

0. 6 2

0. 1 3

0. 2 0

0. 6 03

46 6

59 7

表 1焊接参数 0坡口尺寸及焊道布置焊丝直径d mm /

道/层

焊接电流IA /

焊接电压之/ 又V门 j‘弓

焊接速度口(m i一) c mn‘￣、 0 )0

4. 8弓，￣

, J

‘ 11 U￣

表 1 S A 9 WZ钢焊接接头力学性能 1 M 50 抗拉强度Q, P,M a/6

试样形式

屈服强度 Q/ P FM a

伸长率 5(

,%)

收率(= m角 10缩 D3 m度8) 8 04%)— 1 (正弯背弯

弯曲①

冲击吸收功Av一0 ) k 49/ ( 0 J焊缝飞

焊接接头(板状 )

o6

熔合线热影响区(m ) 2m 50 454 73 40 52

断于母材

合 (个合 (个 4格2 )格2 ) 4) 1

,

全焊缝(棒状)

05

40 9￣、 )

4

①弯轴直径按 A S .-19《桥梁焊接规范》 W D 15 96选取。

万方数据

焊接 20(0 04 1)

3试验结果分析

31微量元素T一对熔敷金属韧性的影响 . iB由力学性能试验结果可以看出， 焊缝中加人微量合金元素 T一， i B焊缝韧性显著提高。加人 T及 B B可 i,在奥氏体晶界沉淀而降低晶界能量，以致晶界与晶内的

即可用于高耐候结构钢，也可以用于高强度焊接结构耐候钢。通过合理的合金匹配，使焊接材料有很宽的适用范围。4结论

y-转变温度非常接近， -a>易于形成细小、均匀的针状铁

() 1研制的焊剂/焊丝焊接熔敷金属的周期浸润腐蚀试验，其腐蚀失重率及相对腐蚀率与高耐候结构钢

素体组织t,‘因而可以〕获得韧性较高的焊缝金属。32合金元素对焊缝韧性的影响 .

0CPie 9uT相当， R满足高耐候结构钢的要求。

() 2熔敷金属不仅具有较高的强度，而且有较好的力学性能指标达到了高强度耐候钢的要求。在高耐候结构钢中含有一定的PP ,使焊缝变脆。低温冲击韧性；尤其是使低温韧性变差，为保证焊缝即具有高韧性，又 () 3通过加人多元微量合金元素 T, o使 i, B M等，有高的耐候性能，在焊缝中降低 C的含量， C的含焊缝组织晶粒细化，提高 r针状铁素体增加，熔敷金属韧性明量。适当提高 C的含量对韧性影响不大， r但可提高焊显提高。缝的耐候性能。 () 4研制的焊剂/焊丝与高耐候结构钢及高强度焊埋弧自 动焊的热输人较大，焊缝组织粗大， M -接结构耐候钢匹配的焊接接头性能均得到满意的结果，在 n S系基础上添加 T及 M, i i o可以得到细微的铁素体组可以用于上述两种类型耐候钢的焊接。

织。M可以 -a。使Y+转变开始温度向低移动， i, -而T C T I N的弥散分布则能成为新相核心，所以，可以使y -a能迅速地在多个部位同时发生。M和T联合作用， o i能缩小y转变的温度范围， -a不易形成不利于韧性的板

参考

文献

条状组织[。’】33对耐候钢的适用性 .不同强度、 性能耐候钢接头试验结果均达到了所要

1杨军，楼松年，晌. 7 H高强度高韧性超低氢电焊周 J R 8 0条的研制第十次全国焊接会议论文集， 0 21 0 2陈伯益.金属焊接性基础.北京：机械工业出版社， 92 18(收稿日期 2 0 0 3 ) 0 4 7 0

求的指标，符合 A D . WS 5桥梁焊接规范》 A I《及 WS作者简介：常凤华， 6年出生， 12 9工学学士，高级工程师，国际 D . I1钢结构焊接规范》《的要求。所研制的焊剂/焊丝焊接工程师。

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的行业。刊载内容为应用于管道系统的新技术、新工艺、新产品、 u新经及发展动态，设置了设计与研究、管件与设备、施工与焊接、腐蚀与防护、控制与测.、清洗技术、经验与交流、国外管道技术、市场动态信息等栏目，富于创新性、实用性，特别适合于在科研单位，大专院校和施工单位从事管道系统设计、施工、控制及维护的技术人员以及从事管道输送工艺研究的技术人员。《 管道技术与设备》杂志国内外发行， 1开本， 2日出版。全国各地邮局均可汀阅。大 6双月 5《 管道技术与设备》杂志喝诚为您推广新技术、新材料、新产品，提高产品知名度，扩大企业的影响。为您提供优质服务，帮您开拓市场。热忱欢迎您刊登广告。

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