本发明涉及一种焊接材料，尤其涉及一种无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝。
背景技术：
：h10mn2是埋弧焊用的镀铜焊丝，配合chf150、chf330、chf350焊剂进行埋弧自动焊，焊缝金属具有优良的力学性能。用于碳钢和低合金钢，如16mn，14mnnb等结构件的埋弧自动焊。gb/t5293-1999埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂标准规定h10mn2焊丝的化学成份(％)：c≤0.14，mn0.80～1.10，si0.60～0.90，s≤0.035，p≤0.035，cr≤0.20，ni≤0.30，cu≤0.20。焊后焊缝金属化学成分(％)如表1所示：cmnsicrnicusp≤0.121.50-1.90≤0.07≤0.20≤0.30≤0.20≤0.035≤0.035表1熔敷金属力学性能(hj431)：抗拉强度σb(mpa)415～550；屈服强度σ0.2(mpa)≥330；伸长率δ5(％)≥33；冲击吸收功akv(-20℃j)≥27。与熔炼型焊剂350或烧结型焊剂101配合，500mpa级母材的高速焊接，具有非常稳定的熔敷金属机械性能。是目前应用最多的一种焊丝。为了确保通电性、送给性、和耐腐蚀性等，一般在其表面实施镀铜。但镀铜焊丝存在以下问题：(1)铜镀层比焊丝表面软，由于焊丝与焊嘴之间的摩擦，镀铜不可避免地从焊丝表面剥离，铜屑脱落在导电咀内，会诱发堵塞现象，增大焊接不稳定性，容易产生飞溅；(2)铜的熔点低，为1083℃，在焊接电弧的超高温下容易蒸发，从而产生大量的铜烟。美国职业与环境卫生学会发表的论文提出铜烟的允许浓度为0.2mg/m3。(3)镀铜废液会严重污染环境。因此，迫切需要开发能满足各种特性的具有镀铜焊丝优势的非镀铜焊丝，并确保通电性、送给性和耐腐蚀性。查阅文献资料，目前主要是通过对焊丝表面的研究、表面处理剂的开发以及添加合金元素等三方面，来提高焊丝表面抗氧化能力、送给性和电弧稳定性。焊丝表面的研究及表面处理剂方面主要有：将聚四氟乙烯与水或乙醇混合悬浮后涂敷来提高送给性和电弧稳定性的技术；涂敷mos2，ws2，c来提高电弧稳定性、焊接性、通电性和防锈性的技术；涂敷钾化合物、硫化物、聚异丁烯来减少飞溅的技术；利用由烃类矿物油和植物油组成的混合油来提高焊接性的技术；利用由高级脂肪酸和高级一价醇组成的酯类润滑物质中的一种或两种来提高送给性和耐锈性的技术；采用这类措施的非镀铜焊丝，并没有满足焊丝所需的所有特性。特别是，为了提高非镀铜焊丝的性能在焊丝表面涂覆细粉末的情况下，涂覆在焊丝表面的粉末不可避免地造成烟的产生。而且，由于难以将涂覆的粉末控制在适当的水平，涂覆在焊丝表面的粉末不均匀，从而增大了飞溅数量。申请号201410053171.0公开了一种耐大气腐蚀铁基合金以及无镀铜焊丝。该专利是采用添加合金元素的方法解决焊丝的表面氧化问题。所述铁基合金包含以下成分组成：c0.01-0.10％，mnl.25-1.55％，mo0.25-0.34％，ti0.050-0.075％，b0.00290-0.0070％，cu0.20-0.45％，si0.01-0.45％，p0.005-0.015％，al0.030-0.045％，ni0.01-0.05％，以及不可避免的杂质。该专利焊丝不镀铜的情况下，可以在三个月到六个月内不产生大气腐蚀，而且，其焊接性能与现有的镀铜焊丝相当。该焊丝通过添加合金元素的方法来提高抗大气腐蚀，因此不会出现因焊丝表面的涂层粉末造成烟的产生，也不存在涂覆在焊丝表面的粉末不均匀，而增大了飞溅的问题，在生产过程中无需镀铜，使成本大大降低。但是，由于该焊丝是主要通过提高铜含量来实现抗大气腐蚀，其铜含量高达0.45％，而国家标准规定，对于16mn等结构件的埋弧自动焊焊后焊缝金属化学成分中铜含量≤0.20％。cu是提高钢材耐蚀性的合金元素之一，cu含量控制在0.2-0.35％内，可提高钢材的抗大气腐蚀性，但是cu含量过高会提高产生热裂纹的敏感性。因此，该焊丝在大量使用的16mn等结构件的埋弧焊中受到限制，迫切需要一种与16mn相匹配的自动埋弧焊的无镀铜h10mn2焊丝。有鉴于上述现有的耐大气腐蚀铁基合金无镀铜焊丝存在的上述不足，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种适用于16mn自动埋弧焊的无镀铜h10mn2焊丝。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。技术实现要素：有鉴于此，本发明实施例期望提供一种具有良好的耐大气腐蚀性能的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝。本发明实施例的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明实施例提供了一种无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝，其化学成分按质量百分比：c0.03～0.12％，si≤0.20％，mn1.50～1.90％，cr0.15～0.25％，所述无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝还包含ni0.20～0.35％，cu0.15～0.30％，mo≤0.15％，al0.020～0.055％，ti0.01～0.08％，b0.002-0.008％，其余为fe以及不可避免的杂质。上述方案中，所述无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝成分中p含量为0.015～0.025％。上述方案中，所述无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝成分中s≤0.020％。上述方案中，所述无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝成分中o≤100ppm，n≤80ppm。上述方案中，所述c含量为0.03～0.06％。上述方案中，所述cr含量为0.15～0.20％。本发明实施例所提供的焊丝在不镀铜的情况下可以在六个月内不产生大气腐蚀，而且.其焊接性能高于现有的同等级的镀铜焊丝。本发明实施例的焊丝与碱性烧结焊剂匹配焊接，焊接接头具有优良的耐大气腐蚀性能及优良的综合机械性能，焊缝熔敷金属抗拉强度达到600mpa，在-20℃时冲击功达到183j，-40℃冲击功达到90j。本发明实施例相对于201410053171.0专利焊丝，是通过铜、镍、铬的联合作用来提高焊丝的抗大气腐蚀能力，将镍含量由0.01-0.05％提高到0.20～0.35％，增加了0.15～0.25％的铬，铜含量由0.20-0.45％降低到0.15～0.30％，在焊接过程中，部分铜元素的烧损，使焊缝金属中铜含量≤0.20％。镍(ni)能提高钢的强度，又能保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力，能提高钢的抗疲劳性能，减少钢对缺口的敏感性，降低钢的低温脆性转变温度，因此本焊丝中将镍含量提高到0.20～0.35％。铬(cr)是抗腐蚀性的基本元素，能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性；cr元素有利于提高焊缝中针状铁素体含量，减少先共析铁素体，并有细化铁素体晶粒的作用，能显著提高焊缝强度和低温韧性，焊丝中cr的重量百分比含量为0.10～0.60。能提高焊缝的抗氧化性。但过量的铬含量将会引起碳化物偏析，将导致降低冲击韧性，因此本焊丝中的铬含量控制在在0.15～0.25％。铜(cu)是提高焊缝耐蚀性的合金元素之一，可提高焊缝的抗大气腐蚀性。cu还能提高焊缝抵抗在干湿反复环境下酸性水引起的均匀腐蚀，并且在存在硫化氢的情况下，通过形成难溶性的硫化物改善锈层而提高耐均匀腐蚀性和耐点蚀性，进而还可在存在固体s的情况下抑制点蚀产生。此外，还能抑制固体s生成。为了充分发挥其耐蚀性，cu含量应大于0.1％。但是cu含量过高会提高产生热裂纹的敏感性，因此，cu含量应小于1％。含cu焊缝组织的特点是含有高比例的针状铁素体(af)，cu对针状铁素体的主要影响是显著细化针状铁素体，另一个特点是提高二次相的体积百分数；提高焊缝金属的防锈稳定性。因此，本发明实施例的cu含量控制在0.15～0.30％。本发明实施例与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：1、本发明实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝，cu含量控制在0.15～0.30％，在焊接过程中，部分铜元素的烧损，最终保证16mn自动埋弧焊焊缝金属中铜含量≤0.20％的标准要求，避免焊接热裂纹的产生。2、本发明实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝，虽然调高了镍的含量，将ni≤0.30％提高到0.20～0.35％，成本会有增加，但增加并不多，每吨焊丝材料成本约增加150元，而不需镀铜或其他表面涂敷可节约成本远大于150元。3、本发明实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝，不存在铜屑脱落在导电咀内，而导致的堵塞现象，及由此造成的焊接不稳定性，容易产生飞溅等问题。4、本发明实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝，焊接过程中不会产生大量铜烟，改善了工作环境。5、本发明实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝，杜绝镀铜废液对环境的严重污染。6、本发明实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝，由于添加，mo、al、ti、b等微合金化元素，使焊缝晶粒细化，极大地提高了焊缝的低温韧性。综上所述，本发明实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝，具有上述诸多优点及实用价值，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有无镀铜焊丝具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例详细说明如下。具体实施方式为更进一步阐述本发明实施例为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，通过以下较佳实施例，对本发明实施例提出的er50-g无镀铜焊丝其特征及其功效，详细说明如后。本发明实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝组成：c0.03～0.12％，si≤0.20％，mn1.50～1.90％，cr0.15～0.25％，所述无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝还包含ni0.20～0.35％，cu0.15～0.30％，mo≤0.15％，al0.020～0.055％，ti0.01～0.08％，b0.002-0.008％，其余为fe以及不可避免的杂质；其中，p0.015～0.025％，s≤0.020％，o≤100ppm，n≤80ppm。实施例一、本实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝的重量(％)组成：c0.05～0.06，si0.10～0.12，mn1.55～1.65，cr0.16～0.18，ni0.25～0.30，cu0.25～0.30，mo0.01～0.02，al0.005～0.010，ti0.03～0.035，b0.005～0.010及不可避免的杂质，fe余量。制备的埋弧焊丝表面白亮，在江阴大气条件下，裸放6个月后，表面没有出现锈蚀现象，仍然保持白亮色，这说明本实施例的埋弧焊丝具有抗大气腐蚀的特性，符合焊丝抗大气腐蚀标准(gb/t11377-2005《金属和其他无机覆盖层储存条件下腐蚀试验的一般规则》)的要求。焊丝焊接性能试验：存放6个月后的焊丝进行埋弧焊丝焊接工艺试验，采用氟碱型烧结焊剂sj101，焊丝直径为5mm，试板材料为湖南华菱湘潭钢铁有限公司生产的d36船用钢板，厚度为20mm，60度v形坡口，分7层焊接，焊接工艺参数如表2所示：表2机械性能测试结果如表3所示：表3本发明实施例无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝，具有抗大气腐蚀的特性，焊接过程稳定。其焊缝金属力学性能均超过高强度船用钢板d36的机械性能标准要求值：屈服强度σs≥355mpa，抗拉强度σb490～620，延伸率δ5(％)≥21，冲击吸收功akv(-20℃j)≥34；以及16mn钢对焊缝金属机械性能要求：抗拉强度σb(mpa)415～550；屈服强度σ0.2(mpa)≥330；伸长率δ5(％)≥33；冲击吸收功akv(-20℃j)≥27。完全满足500mpa级的大型构件的高强度技术要求，具有良好的冲击韧性。c0.05～0.06，si0.10～0.12，mn1.55～1.65，cr0.16～0.18，ni0.25～0.30，cu0.25～0.30％，碳和铜含量有所降低，适当增加了锰和镍的含量实施例二本实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝的重量(％)组成：c0.03～0.05，si0.10～0.12，mn1.60～1.80，cr0.16～0.18，ni0.30～0.35，cu0.20～0.25，mo0.01～0.02，al0.005～0.010，ti0.03～0.035，b0.005～0.010，fe余量。制备的埋弧焊丝表面白亮，在江阴大气条件下，裸放6个月后，表面没有出现锈蚀现象，仍然保持白亮色，这说明本实施例的埋弧焊丝同样具有抗大气腐蚀的特性，符合焊丝抗大气腐蚀标准(gb/t11377-2005《金属和其他无机覆盖层储存条件下腐蚀试验的一般规则》)的要求。焊丝焊接性能试验：存放6个月后的焊丝进行埋弧焊丝焊接工艺试验，采用氟碱型烧结焊剂sj101，焊丝直径为5mm，试板材料为湖南华菱湘潭钢铁有限公司生产的d36船用钢板，厚度为20mm，60度v形坡口，分7层焊接，焊接工艺参数与实施例一相同。机械性能测试结果如表4所示：表4本实施例的无镀铜h10mn2埋弧焊焊丝，与实施例一相比，碳和铜含量有所降低，适当增加了锰和镍的含量，其强度与低温性能有所提高。通过上述内容可以证明，本发明所提供的无镀铜焊丝在不进行镀铜的情况下具有较好的耐大气腐蚀性能，良好的焊接性能。由于该焊丝不需要进行镀铜，可以大大节约生产成本，为企业带来预想不到的、可观的经济和社会效益。以上所述，仅为本发明的最佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12