一种q420钢焊接用药芯焊丝及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种Q420钢焊接用药忍焊丝及其制备方法，具体设及一种特高压输 电钢管塔Q420钢焊接用药忍焊丝及制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着电网建设的迅速发展，WQ420钢为代表的新型高强度结构钢在电网铁塔的 建设中大量应用，因此对Q420钢的焊接作业成为电网铁塔建设的一个重要环节。Q420钢与 普通低合金钢的主要不同是加入了佩、Ti等强烈碳化物形成元素，可能会对焊缝性能造成 不良的影响，运也对Q420钢的焊接工艺及焊接用焊丝提出了更高的要求。对于焊丝的选用 一般应遵循W下原则：烙敷金属的力学性能与母材相当；焊接工艺性能良好。目前，特高压 输电钢管塔Q420钢管焊接多采用实忍焊丝，高强度钢Q420的配套药忍焊丝尚属空白；而药 忍焊丝与实忍焊丝相比具有可进行高效连续焊接，焊接效率高，尤其是在全位置焊接时，能 大电流施焊，烙敷速度快、焊接电弧稳定，飞瓣小，脱渣易，焊后清理工作简单；成型美观，同 时对电流电压的适应范围广，操作简单等优点；因此，研制、开发与高强度钢Q420钢相配套 的药忍焊丝，对于提升电网建设水平、提高经济效益都具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种特高压输电钢管塔Q420 钢焊接用药忍焊丝及制备方法，可使焊缝成型美观，焊接操作工艺性能稳定，操作方便，无 需清根和清理大量飞瓣，可极大地提高焊接效率。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 阳0化]一种Q420钢焊接用药忍焊丝，由外皮和填充在所述外皮内的药忍构成；所述外皮 为低合金高强度钢带，所述药忍的成分按质量百分含量计为：
[0006] Si: 1. 3-2. 1 %，Mn:6. 5-10. 3 %，Mo: 1. 0-1. 54 %，Nb:0. 26-0. 55 %，Ni: 0. 54-4. 1%，Ti:0. 1-0. 2%，Al:0. 01-0. 03%，Cr:0. 1-0. 9%，Cu:0. 2-0. 6%，余量为化；
[0007] 所述药忍的质量为所述药忍焊丝质量的28% -40%。该填充率既能满足加工工艺 要求，也能最大限度的减少焊缝气孔的产生。
[0008] 优选的，所述药忍的成分按质量百分数计为：
[0009] Si：1, 8%,Mn：8, 2%,Mo：1, 32%,Nb：0. 35%,Ni：2. 5%,Ti：0. 15%,Al：0. 01%, Cr:0. 6%，Cu:0. 2%，余量为化。
[0010] 优选的，所述低合金高强度钢带的屈服强度不低于420Mpa，具体为Q420钢。
[0011] 本发明的药忍焊丝的制备方法，步骤如下：将低合金高强度钢带社制成U型，填充 所述药忍的成分，然后将低合金高强度钢带社制成0型，通过接触焊接的方法将其焊合成 管状；焊合后采用拉拔法将其拉拔成横截面直径为1. 2-1. 6mm的药忍焊丝。
[0012] 本发明还提供上述药忍焊丝在Q420直缝钢管的制作和对接中的应用。具体应用 时的焊接工艺条件为：
[001引采用％气体保护焊进行焊接，采用多层多道焊法，对接的接头采用V型坡口，两 侧坡口角度为60°，焊接对口间隙为2mm。需要说明的是，两侧坡口角度一般设定为60°， 但在实际焊接工艺中，两侧坡口角度为60° ±5°也是在可接受的范围内；焊接对口间隙 是根据焊材的厚度而进行调整的。
[0014] 焊接过程中，焊接参数选择为：焊接电流180-260A，焊接电压18-20V，焊接速度 110-130mm/min，焊丝干伸长10-15mm，焊缝厚度2-3mm;焊枪自定位焊处，保证焊枪倾角小 于20°和干伸长度在10-15mm，按动开关起弧；运弧方式为银齿型匀速摆动；电弧摆动至坡 口两端时，待铁水将坡口填满后再向对面摆动；电弧焊至试件收弧端后将弧坑填满并回焊 20mm为宜，待烙池冷却后将焊枪开关松开离开烙池W防止收弧缺陷的产生。
[0015] 本发明还提供上述药忍焊丝在Q420钢管与法兰的对接和插接焊中的应用。具体 应用时的焊接工艺条件为：
[0016] 采用％气体保护焊进行焊接，采用多层多道焊法，对接的接头采用V型坡口，两 侧坡口角度为60。，焊接对口间隙为2mm。
[0017] 焊接过程中，焊接参数选择为：焊接电流150-220A，焊接电压18-20V，焊接速度 110-130mm/min，焊丝干伸长15mm，焊缝厚度3-4mm;焊枪自定位焊处，保证焊枪倾角小于 20°和干伸长度在10-15mm，按动开关起弧；运弧方式为银齿型匀速摆动；电弧摆动至坡 口两端时，待铁水将坡口填满后再向对面摆动；电弧焊至试件收弧端后将弧坑填满并回焊 20mm为宜，待烙池冷却后将焊枪开关松开离开烙池W防止收弧缺陷的产生。
[0018] 本发明还提供了上述药忍焊丝在壁厚小于20mm的Q420钢管与钢管相贯焊接中的 应用。Q420钢管与钢管相贯焊的焊接工艺条件：采用C〇2气体保护焊进行焊接，采用多层 多道焊法，对接的接头采用V型坡口，两侧坡口角度为60°，焊接对口间隙为3mm。焊接过 程中，焊接参数选择为：焊接电流180-250A，焊接电压18-20V，焊接速度100-130mm/min，焊 丝干伸长15mm，单层焊缝厚度3-4mm;焊枪自定位焊处保证焊枪倾角小于20°和干伸长度 在10-15mm，按动开关起弧；运弧方式为银齿型匀速摆动；电弧摆动至坡口两端时，待铁水 将坡口填满后再向对面摆动，待烙池冷却后将焊枪开关松开离开烙池W防止收弧缺陷的产 生。
[0019] 本发明的有益效果：
[0020] (1)本发明的适用于特高压输电钢管塔Q420钢焊接用药忍焊丝可进行全位置焊 接，具有烙敷效率高、无需频繁更换焊条，无需清根和飞瓣等良好的工艺性能的优点，而且 焊缝的性能优良；
[OOW似本发明的药忍焊丝中，加入的合金元素Si、Mn、化可W提高焊缝烙敷金属的强 度，Mo、Nb、Ni可提高抗裂性能，Ti、Al可W细化晶粒，通过各合金元素的加入，改善了药忍 焊丝的力学性能。
[0022] (3)本发明所采用的药忍焊丝成分配比，可最大限度的发挥各组分的优势，能使 焊缝金属化学成分及力学性能满足高强度钢Q420的焊接要求，其烙敷金属的力学性能与 Q420钢相当；焊接工艺性能良好，是一种与高强度钢Q420相配套的药忍焊丝。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明药忍焊丝的制作过程流程图；
[0024] 图2是本发明药忍焊丝用于管管焊接时的坡口形式及尺寸；其中，60° ±2°表示 两侧坡口角度；2-3mm表示焊接对口间隙；0. 5-1. Omm表示纯边；S表示管的壁厚；(})表示 管的外径。
[00巧]图3是管管焊接时的运弧方式。
【具体实施方式】
[00%] 结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本 发明，并不对其内容进行限定。
[0027] 1.填充率的确定
[0028] 根据钢带的厚度和宽度情况，选择合适的药忍填充率（即药忍的质量占所述药忍 焊丝质量的百分比），本发明所述药忍焊丝的填充率为28% -40%。通过控制填充率调整焊 缝烙敷金属的成分和药忍焊丝的工艺性能。
[0029] 2.渣系的选择
[0030] 本发明为金属粉忍焊丝。
[0031] 3.合金组分的选择
[0032]Si是主要的脱氧剂，用于降低焊缝金属的氧含量，提高低溫冲击初性，调节铁水的 流动性，但过量的Si会降低焊缝的抗裂性能，经过多次实验，确定其加入量为1. 3-2. 1%， 使其在提高强度的同时，还能保持较好的焊缝抗裂性能。
[0033] Mn是主要脱氧剂，降低焊缝金属的含氧量，增加焊缝金属的强度和抗裂性，提高低 溫冲击初性，调节铁水的流动性，加入量少于6. 5%时，体现上述特性不足，大于10. 3%时， 焊缝强度过高，低溫冲击初性降低，因此将其限定为6. 5% -10. 3%。
[0034] Mo具有提高强度的作用，在一定的范围内可W提高低溫冲击初性，但含量过多时， 强度增加过多，低溫冲击初性降低，经多次实验，确定加入量的范围为1.0-1. 54%，效果最 佳。
[00对佩、Ti具有细化晶粒，提高强度的作用，但加入过多容易造成工艺性能下降，形成 夹渣。确定加入量的范围分别为0. 26-0. 55%和0. 1-0. 2%。
[0036]Ni能提高焊缝金属的低溫初性，降低初脆转变溫度，但含量过高则会增大热裂敏 感性，经多次实验，确定加入量的范围为0. 54-4. 1 %，效果最佳。 阳〇37] 实施例1 :
[0038] 一种特高压输电钢管塔Q420钢焊接用药忍焊丝，由外皮和填充在所述外皮内的 药忍构成；其中，外皮为屈服强度为420Mpa低合金高强度钢带怕420钢），上述药忍的成分 按质量百分含量计为：
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