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CN113478120A - 耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝及制造方法 - Google Patents

耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝及制造方法 Download PDF

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CN113478120A CN202110696279.1A CN202110696279A CN113478120A CN 113478120 A CN113478120 A CN 113478120A CN 202110696279 A CN202110696279 A CN 202110696279A CN 113478120 A CN113478120 A CN 113478120A
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李松
崔强
孟令明
尹雨群
汪晶洁
王晓斌
�田�浩
施小凡
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Abstract

本发明公开了一种耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝及制造方法，所述气保焊丝化学组分为：C 0.060~0.080wt%，Si 0.35~0.50wt%，Mn 1.10~1.25wt%，Cr≤0.15wt%，Ni 0.80~0.95wt%，Mo 0.45~0.55wt%，Cu≤0.08wt%，P≤0.008wt%，S≤0.005wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的气保焊丝力学性能优良，且能够承受二次火灾，能有效促进耐二次火灾建筑的建造和应用，提高建筑的耐火安全性，同时节省一次火灾后的重建成本。

Description

耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝及制造方法
技术领域
本发明属于钢铁材料焊接技术领域，具体涉及一种耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝。
背景技术
耐火钢在高温情况下仍能保持较高的屈服强度(600℃高温屈服强度保持在室温的2/3以上)，能够有效地减少防火层厚度甚至免防火涂装，因此常被用于耐火建筑的建造。传统耐火建筑采用的耐火钢合金成分较高，成本昂贵，且在经受一次火灾后往往耐火性能下降，影响建筑安全性，无法继续使用，因而传统耐火建筑总体应用价值不高。目前有技术人员利用Nb微合金化研制出耐二次火灾的耐火钢(C 0.03～0.06，Si 0.17～0.19，Mn 0.3～0.7，Mo 0.12～0.21，Nb 0.03～0.07，Cr 0.40～0.48，V 0.02～0.05，Ti 0.01～0.04，P≤0.015，S≤0.015)，该钢种在经受火灾之后(600℃保温3h后冷却至室温)，其在600℃高温下依旧能保持较高的屈服强度(室温的2/3以上)，实现了耐二次火灾，应用前景广泛，是耐火建筑用钢发展的趋势。
但是采用传统耐火钢气保焊丝对该类钢种进行焊接时，焊接接头在经受火灾之后(600℃保温3h后冷却至室温)，性能不能达到耐火建筑使用标准(600℃高温屈服强度保持在室温的2/3以上)，不能实现耐二次火灾。
发明内容
本发明的目的就是提供一种耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝及制造方法，满足力学性能优良，且能够承受二次火灾，能有效促进耐二次火灾建筑的建造和应用，提高建筑的耐火安全性，同时节省一次火灾后的重建成本。
本发明具体采用如下技术方案：
一种耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝，其特征在于其化学组分为：C0.060～0.080wt％，Si 0.35～0.50wt％，Mn 1.10～1.25wt％，Cr≤0.15wt％，Ni 0.80～0.95wt％，Mo 0.45～0.55wt％，Cu≤0.08wt％，P≤0.008wt％，S≤0.005wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，所述气保焊丝的熔敷金属力学性能满足以下要求：焊态情况下，屈服强度≥460MPa，600℃高温拉伸屈服强度≥307MPa，-40℃冲击≥34J；经600℃保温3h后热处理后，屈服强度≥460MPa，600℃高温拉伸屈服强度≥307MPa。
优选地，其化学组分为：C 0.060～0.063wt％，Si 0.35～0.45wt％，Mn 1.10～1.20wt％，Cr 0.05～0.15wt％，Ni 0.80～0.90wt％，Mo 0.45～0.55wt％，Cu≤0.08wt％，P≤0.008wt％，S≤0.005wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，其化学组分为：C 0.072～0.076wt％，Si 0.40～0.50wt％，Mn 1.15～1.25wt％，不含Cr，Ni 0.85～0.95wt％，Mo 0.45～0.55wt％，Cu≤0.08wt％，P≤0.008wt％，S≤0.005wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，所述气保焊丝直径为Φ1.2、Φ1.4或Φ1.6。
本发明还提供所述耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝的制造方法，其特征在于以所述化学组分进行盘条钢冶炼，将钢坯轧制成Φ5.5mm～Φ6.5mm的盘条钢，经多道次拉拔制得所述气保焊丝，所述气保焊丝直径为Φ1.2、Φ1.4或Φ1.6。
采用上述方案后，本发明有如下有益效果：
(1)本发明气保焊丝采用的主要合金元素Mn含量为1.10～1.25wt％，经过焊接过程烧损后焊缝中仍有一定含量的Mn元素，确保了钢材的强度，C含量与Mn含量的配合及烧损比控制是该焊丝强度控制的关键点；
(2)本发明气保焊丝采用的主要合金元素Si含量为0.35～0.50wt％，确保了盘条钢冶炼的钢水流动性，确保盘条钢板坯的质量及后续拉拔后的质量，有效保证了气保焊丝的工艺性。且采用该含量的Si元素能够使焊接过程中的熔池溶液流动性良好，不会发生咬边、焊不满等缺陷；
(3)本发明气保焊丝采用的主要合金元素Mo含量为0.45～0.55wt％，Mo元素的高温性能优良，形成的焊缝金属具有良好的耐火性能，且焊缝金属的Mo含量高于上述母材钢板，有效防止钢板中的Mo元素被稀释，确保了熔合线附近的耐火性能，Mo与Ni的配比调控是该焊丝耐火和冲击性能的关键点；
(4)利用本发明气保焊丝可进行平、横、立、仰四个位置进行气保焊接，焊接接头无缺陷，合格率高；
(5)利用本发明气保焊丝对460MPa级的耐二次火灾用钢进行焊接，焊接接头性能可达到耐二次火灾要求，即焊态和600℃保温3h后，接头拉伸屈服强度≥460MPa，高温拉伸(600℃)屈服强度≥307MPa；焊接接头焊缝和热影响区-40℃冲击≥34J；焊接接头弯曲无裂纹。
具体实施方式
下述实施例仅为本发明技术的例举，并非对本发明的实施方式的限定。
实施例1
以如下化学组分采用400kg小炉子进行盘条钢冶炼：C 0.060～0.063wt％，Si0.35～0.45wt％，Mn 1.10～1.20wt％，Cr 0.05～0.15wt％，Ni 0.80～0.90wt％，Mo 0.45～0.55wt％，Cu≤0.08wt％，P≤0.008wt％，S≤0.005wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。将钢坯轧制成Φ5.5mm的盘条，随后经多道次拉拔制得耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝，焊丝直径为Φ1.2、Φ1.4或Φ1.6。根据GB/T 25774.1进行熔敷金属检验，该气保焊丝的熔敷金属力学性能如下：屈服强度546MPa，高温拉伸(600℃)屈服强度334MPa，-40℃冲击72J；经600℃保温3h后热处理后，屈服强度556MPa，高温拉伸(600℃)屈服强度344MPa，满足上述技术要求。
利用该气保焊丝对规格为30mm的460MPa级耐二次火灾建筑用钢进行气保焊接，焊接位置为横焊：
(1)采用X型焊接坡口，坡口角度为单边30°，根部留钝边1～2mm；
(2)钢板预热40℃；
(3)对钢板进行打底焊接1道，焊接电流为200～220A，焊接电压为23～25V，焊接速度25～28cm/min，电弧不摆动；
(4)对钢板进行填充焊接，焊接方法为多层多道焊，焊接电流为260～280A，焊接电压为29～31V，焊接速度为32～34cm/min，道间温度≤150℃，电弧摆动；
(5)在钢板先焊侧焊接2道后，在反面进行碳弧气刨清根2mm，随后进行填充焊接，焊接电流为260～280A，焊接电压为29～31V，焊接速度为32～34cm/min，道间温度≤150℃，电弧摆动。
(6)焊接接头检测：
①拉伸试验
Figure BDA0003128541650000031
根据耐火钢技术要求，焊态和600℃保温3h后，接头拉伸屈服强度≥460MPa，高温拉伸(600℃)屈服强度≥307MPa，试验结果满足技术要求。
②冲击试验
Figure BDA0003128541650000041
根据耐火钢技术要求，-40℃冲击≥34J，试验结果均满足技术要求。
③弯曲试验
Figure BDA0003128541650000042
根据耐火钢技术要求，弯曲无裂纹，实验结果均满足技术要求。
实施例2
以如下化学组分采用400kg小炉子进行盘条钢冶炼：C 0.072～0.076wt％，Si0.40～0.50wt％，Mn 1.15～1.25wt％，不含Cr，Ni 0.85～0.95wt％，Mo 0.45～0.55wt％，Cu≤0.08wt％，P≤0.008wt％，S≤0.005wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。将钢坯轧制成Φ6.5mm的盘条，随后经多道次拉拔制得耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝，焊丝直径为Φ1.2、Φ1.4或Φ1.6。根据GB/T 25774.1进行熔敷金属检验，该气保焊丝的熔敷金属力学性能如下：屈服强度581MPa，高温拉伸(600℃)屈服强度336MPa，-40℃冲击49J；经600℃保温3h后热处理后，屈服强度590MPa，高温拉伸(600℃)屈服强度348MPa，满足上述技术要求。
利用该气保焊丝对规格为18mm的460MPa级耐二次火灾建筑用钢进行气保焊接，焊接位置为横焊：
(1)采用V型焊接坡口，坡口角度为单边30°，根部留间隙1～2mm，钢板组对时预留2～4°反变形；
(2)对钢板进行打底焊接1道，焊接电流为200～220A，焊接电压为23～25V，焊接速度25～28cm/min，电弧不摆动；
(3)对钢板进行填充焊接，焊接方法为多层多道焊，焊接电流为260～280A，焊接电压为29～31V，焊接速度为32～34cm/min，道间温度≤150℃，电弧不摆动；
(4)焊接接头检测：
①拉伸试验
Figure BDA0003128541650000051
根据耐火钢技术要求，焊态和600℃保温3h后，接头拉伸屈服强度≥460MPa，高温拉伸(600℃)屈服强度≥307MPa，试验结果满足技术要求。
②冲击试验
Figure BDA0003128541650000052
根据耐火钢技术要求，-40℃冲击≥34J，试验结果均满足技术要求。
③弯曲试验
Figure BDA0003128541650000053
根据耐火钢技术要求，弯曲无裂纹，实验结果均满足技术要求。

Claims (6)

1. 一种耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝，其特征在于其化学组分为：C0.060~0.080wt%，Si 0.35~0.50wt%，Mn 1.10~1.25wt%，Cr ≤0.15wt%，Ni 0.80~0.95wt%，Mo 0.45~0.55wt%，Cu ≤0.08wt%，P≤0.008wt%，S≤0.005wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝，其特征在于所述气保焊丝的熔敷金属力学性能满足以下要求：焊态情况下，屈服强度≥460MPa，600℃高温拉伸屈服强度≥307MPa，-40℃冲击≥34J；经600℃保温3h后热处理后，屈服强度≥460MPa，600℃高温拉伸屈服强度≥307MPa。
3.如权利要求1所述的耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝，其特征在于其化学组分为：C 0.060~0.063wt%，Si 0.35~0.45wt%，Mn 1.10~1.20wt%，Cr 0.05~0.15wt%，Ni0.80~0.90wt%，Mo 0.45~0.55wt%，Cu ≤0.08wt%，P≤0.008wt%，S≤0.005wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝，其特征在于其化学组分为：C 0.072~0.076wt%，Si 0.40~0.50wt%，Mn 1.15~1.25wt%，不含Cr， Ni 0.85~0.95wt%，Mo 0.45~0.55wt%，Cu ≤0.08wt%，P≤0.008wt%，S≤0.005wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.如权利要求1-4任一所述的耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝，其特征在于所述气保焊丝直径为Φ1.2、Φ1.4或Φ1.6。
6.如权利要求1-4任一所述耐二次火灾建筑用460MPa级全位置气保焊丝的制造方法，其特征在于以所述化学组分进行盘条钢冶炼，将钢坯轧制成Φ5.5mm~Φ6.5mm的盘条钢，经多道次拉拔制得所述气保焊丝，所述气保焊丝直径为Φ1.2、Φ1.4或Φ1.6。
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