590MPa級鋼用燒結(jié)焊劑和焊絲的研究

尹士科等

1概述

與熔煉焊劑相比較，燒結(jié)焊劑在我國的應(yīng)用更為廣泛，特別是高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼、低溫鋼等焊接結(jié)構(gòu)中對使用性能有更高要求的產(chǎn)品，多采用這類焊劑。根據(jù)焊接材料行業(yè)內(nèi)部的統(tǒng)計，燒結(jié)焊劑的國內(nèi)銷售量遠(yuǎn)大于熔煉焊劑。按照國家下達(dá)的科研任務(wù)，在開發(fā)590 MPa級高強(qiáng)度鋼（HQ60）的同時，其配套材料的埋弧焊用焊劑和焊絲也開展了相應(yīng)的研發(fā)工作。作為技術(shù)指標(biāo)，焊態(tài)下的焊縫金屬力學(xué)性能應(yīng)達(dá)到表1的要求。

2焊劑成分的確定

埋弧焊接高強(qiáng)度鋼時，以前是采用熔煉焊劑，如HJ250、HJ350等。為了提高焊縫韌性要采用高堿度的焊劑，但焊劑堿度提高后引起了脫渣性變差及成形不良等問題，焊接工藝性能不能滿足要求。隨著燒結(jié)焊劑的問世，這類焊劑在提高堿度后不但可以改善焊縫韌性，也能得到良好的焊接工藝性能。因此，在開發(fā)590MPa級高強(qiáng)度鋼的埋弧焊用焊劑時，選擇了高堿度燒結(jié)焊劑。在焊劑成分中提高堿性氧化物CaO、MgO、CaF2等的含量，減少酸性氧化物SiO2、TiO2等的含量。為了使熔渣具有合適的粘度、熔點等物理性能，以便得到良好的焊接工藝性能，焊劑中還加入了較多的Al2O3和適量的MnO等。但是，隨著焊劑堿度的提高，導(dǎo)致焊劑的抗吸潮性能降低，因而引起焊縫增氫，焊接高強(qiáng)度鋼時有可能出現(xiàn)氫致裂紋。故焊劑的堿度不宜過高，在滿足焊縫韌性要求的前提下，適當(dāng)?shù)亟档蛪A度也是十分必要的。在大量的試驗基礎(chǔ)上，確定了焊劑的成分如下（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：SiO2+ TiO2 = 15%～20%，CaO + CaF2 = 30%～35%，Al2O3 + MnO= 20%～25%，CaF2 =20%～25%；焊劑堿度BI=2.7。焊劑牌號暫定名SJ104；與SJ101相比，堿性氧化物稍有增加，酸性氧化物稍有減少，其它成分也有所改動。該焊劑屬于氟- 堿性燒結(jié)焊劑，具有短渣特點，焊接環(huán)形焊縫時不易產(chǎn)生淌渣現(xiàn)象。由于CaF2含量較多，應(yīng)采用直流電源，焊絲接正極，最大焊接電流允許達(dá)到800 A。焊接時焊絲中的Si基本不燒損，也不出現(xiàn)增Si現(xiàn)象。當(dāng)焊絲中Mn的含量小于1.5%時，Mn的燒損也很少；當(dāng)焊絲中Mn的含量大于1.5%時，會出現(xiàn)Mn的燒損，Mn量越高，燒損越明顯。在焊劑的成分確定之后進(jìn)行了小批量試制，隨之完成了如下兩方面的試驗工作。

2.1焊縫擴(kuò)散氫量測定

測氫方法為水銀法，采用市場上購買的H10MnSiMoTi焊絲，焊劑的烘干條件是350 ℃×2 h，對比試驗的焊劑有SJ101和OK10.62；測定結(jié)果見表2。

2.2焊劑吸潮性試驗

吸潮性試驗方法較多，本試驗采用強(qiáng)化性吸潮方法，即將焊劑放入恒溫恒濕箱中，控制其相對濕度為93%，溫度為30℃；這樣在較短的時間內(nèi)就可以充分吸潮，便于對比焊劑的抗吸潮性能。對比試驗的焊劑是SJ101和OK10.62，試驗結(jié)果見表3。

3焊絲成分的確定

在焊劑成分確定之后，焊縫的力學(xué)性能主要取決于焊絲成分和焊接規(guī)范的大小，且不同的規(guī)范應(yīng)配套不同成分的焊絲。試驗用焊絲的成分范圍見表4，焊接規(guī)范分為兩檔，并分別測定大、小兩個規(guī)范下不同焊絲的焊縫金屬力學(xué)性能。

3.1小規(guī)范條件下的焊縫金屬力學(xué)性能

1概述

與熔煉焊劑相比較，燒結(jié)焊劑在我國的應(yīng)用更為廣泛，特別是高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼、低溫鋼等焊接結(jié)構(gòu)中對使用性能有更高要求的產(chǎn)品，多采用這類焊劑。根據(jù)焊接材料行業(yè)內(nèi)部的統(tǒng)計，燒結(jié)焊劑的國內(nèi)銷售量遠(yuǎn)大于熔煉焊劑。按照國家下達(dá)的科研任務(wù)，在開發(fā)590 MPa級高強(qiáng)度鋼（HQ60）的同時，其配套材料的埋弧焊用焊劑和焊絲也開展了相應(yīng)的研發(fā)工作。作為技術(shù)指標(biāo)，焊態(tài)下的焊縫金屬力學(xué)性能應(yīng)達(dá)到表1的要求。

2焊劑成分的確定

埋弧焊接高強(qiáng)度鋼時，以前是采用熔煉焊劑，如HJ250、HJ350等。為了提高焊縫韌性要采用高堿度的焊劑，但焊劑堿度提高后引起了脫渣性變差及成形不良等問題，焊接工藝性能不能滿足要求。隨著燒結(jié)焊劑的問世，這類焊劑在提高堿度后不但可以改善焊縫韌性，也能得到良好的焊接工藝性能。因此，在開發(fā)590MPa級高強(qiáng)度鋼的埋弧焊用焊劑時，選擇了高堿度燒結(jié)焊劑。在焊劑成分中提高堿性氧化物CaO、MgO、CaF2等的含量，減少酸性氧化物SiO2、TiO2等的含量。為了使熔渣具有合適的粘度、熔點等物理性能，以便得到良好的焊接工藝性能，焊劑中還加入了較多的Al2O3和適量的MnO等。但是，隨著焊劑堿度的提高，導(dǎo)致焊劑的抗吸潮性能降低，因而引起焊縫增氫，焊接高強(qiáng)度鋼時有可能出現(xiàn)氫致裂紋。故焊劑的堿度不宜過高，在滿足焊縫韌性要求的前提下，適當(dāng)?shù)亟档蛪A度也是十分必要的。在大量的試驗基礎(chǔ)上，確定了焊劑的成分如下（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：SiO2+ TiO2 = 15%～20%，CaO + CaF2 = 30%～35%，Al2O3 + MnO= 20%～25%，CaF2 =20%～25%；焊劑堿度BI=2.7。焊劑牌號暫定名SJ104；與SJ101相比，堿性氧化物稍有增加，酸性氧化物稍有減少，其它成分也有所改動。該焊劑屬于氟- 堿性燒結(jié)焊劑，具有短渣特點，焊接環(huán)形焊縫時不易產(chǎn)生淌渣現(xiàn)象。由于CaF2含量較多，應(yīng)采用直流電源，焊絲接正極，最大焊接電流允許達(dá)到800 A。焊接時焊絲中的Si基本不燒損，也不出現(xiàn)增Si現(xiàn)象。當(dāng)焊絲中Mn的含量小于1.5%時，Mn的燒損也很少；當(dāng)焊絲中Mn的含量大于1.5%時，會出現(xiàn)Mn的燒損，Mn量越高，燒損越明顯。在焊劑的成分確定之后進(jìn)行了小批量試制，隨之完成了如下兩方面的試驗工作。

2.1焊縫擴(kuò)散氫量測定

測氫方法為水銀法，采用市場上購買的H10MnSiMoTi焊絲，焊劑的烘干條件是350 ℃×2 h，對比試驗的焊劑有SJ101和OK10.62；測定結(jié)果見表2。

2.2焊劑吸潮性試驗

吸潮性試驗方法較多，本試驗采用強(qiáng)化性吸潮方法，即將焊劑放入恒溫恒濕箱中，控制其相對濕度為93%，溫度為30℃；這樣在較短的時間內(nèi)就可以充分吸潮，便于對比焊劑的抗吸潮性能。對比試驗的焊劑是SJ101和OK10.62，試驗結(jié)果見表3。

3焊絲成分的確定

在焊劑成分確定之后，焊縫的力學(xué)性能主要取決于焊絲成分和焊接規(guī)范的大小，且不同的規(guī)范應(yīng)配套不同成分的焊絲。試驗用焊絲的成分范圍見表4，焊接規(guī)范分為兩檔，并分別測定大、小兩個規(guī)范下不同焊絲的焊縫金屬力學(xué)性能。

3.1小規(guī)范條件下的焊縫金屬力學(xué)性能

1概述

與熔煉焊劑相比較，燒結(jié)焊劑在我國的應(yīng)用更為廣泛，特別是高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼、低溫鋼等焊接結(jié)構(gòu)中對使用性能有更高要求的產(chǎn)品，多采用這類焊劑。根據(jù)焊接材料行業(yè)內(nèi)部的統(tǒng)計，燒結(jié)焊劑的國內(nèi)銷售量遠(yuǎn)大于熔煉焊劑。按照國家下達(dá)的科研任務(wù)，在開發(fā)590 MPa級高強(qiáng)度鋼（HQ60）的同時，其配套材料的埋弧焊用焊劑和焊絲也開展了相應(yīng)的研發(fā)工作。作為技術(shù)指標(biāo)，焊態(tài)下的焊縫金屬力學(xué)性能應(yīng)達(dá)到表1的要求。

2焊劑成分的確定

埋弧焊接高強(qiáng)度鋼時，以前是采用熔煉焊劑，如HJ250、HJ350等。為了提高焊縫韌性要采用高堿度的焊劑，但焊劑堿度提高后引起了脫渣性變差及成形不良等問題，焊接工藝性能不能滿足要求。隨著燒結(jié)焊劑的問世，這類焊劑在提高堿度后不但可以改善焊縫韌性，也能得到良好的焊接工藝性能。因此，在開發(fā)590MPa級高強(qiáng)度鋼的埋弧焊用焊劑時，選擇了高堿度燒結(jié)焊劑。在焊劑成分中提高堿性氧化物CaO、MgO、CaF2等的含量，減少酸性氧化物SiO2、TiO2等的含量。為了使熔渣具有合適的粘度、熔點等物理性能，以便得到良好的焊接工藝性能，焊劑中還加入了較多的Al2O3和適量的MnO等。但是，隨著焊劑堿度的提高，導(dǎo)致焊劑的抗吸潮性能降低，因而引起焊縫增氫，焊接高強(qiáng)度鋼時有可能出現(xiàn)氫致裂紋。故焊劑的堿度不宜過高，在滿足焊縫韌性要求的前提下，適當(dāng)?shù)亟档蛪A度也是十分必要的。在大量的試驗基礎(chǔ)上，確定了焊劑的成分如下（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：SiO2+ TiO2 = 15%～20%，CaO + CaF2 = 30%～35%，Al2O3 + MnO= 20%～25%，CaF2 =20%～25%；焊劑堿度BI=2.7。焊劑牌號暫定名SJ104；與SJ101相比，堿性氧化物稍有增加，酸性氧化物稍有減少，其它成分也有所改動。該焊劑屬于氟- 堿性燒結(jié)焊劑，具有短渣特點，焊接環(huán)形焊縫時不易產(chǎn)生淌渣現(xiàn)象。由于CaF2含量較多，應(yīng)采用直流電源，焊絲接正極，最大焊接電流允許達(dá)到800 A。焊接時焊絲中的Si基本不燒損，也不出現(xiàn)增Si現(xiàn)象。當(dāng)焊絲中Mn的含量小于1.5%時，Mn的燒損也很少；當(dāng)焊絲中Mn的含量大于1.5%時，會出現(xiàn)Mn的燒損，Mn量越高，燒損越明顯。在焊劑的成分確定之后進(jìn)行了小批量試制，隨之完成了如下兩方面的試驗工作。

2.1焊縫擴(kuò)散氫量測定

測氫方法為水銀法，采用市場上購買的H10MnSiMoTi焊絲，焊劑的烘干條件是350 ℃×2 h，對比試驗的焊劑有SJ101和OK10.62；測定結(jié)果見表2。

2.2焊劑吸潮性試驗

吸潮性試驗方法較多，本試驗采用強(qiáng)化性吸潮方法，即將焊劑放入恒溫恒濕箱中，控制其相對濕度為93%，溫度為30℃；這樣在較短的時間內(nèi)就可以充分吸潮，便于對比焊劑的抗吸潮性能。對比試驗的焊劑是SJ101和OK10.62，試驗結(jié)果見表3。

3焊絲成分的確定

在焊劑成分確定之后，焊縫的力學(xué)性能主要取決于焊絲成分和焊接規(guī)范的大小，且不同的規(guī)范應(yīng)配套不同成分的焊絲。試驗用焊絲的成分范圍見表4，焊接規(guī)范分為兩檔，并分別測定大、小兩個規(guī)范下不同焊絲的焊縫金屬力學(xué)性能。

3.1小規(guī)范條件下的焊縫金屬力學(xué)性能