本发明涉及焊接材料领域，尤其涉及一种免涂装桥梁钢用耐候药芯焊丝及其制备方法。
背景技术：
普通钢制桥梁为了防锈防腐一般采用油漆涂装，在自然环境下，油漆容易受强紫外线、温度、湿度、降水、风速等影响而老化，因而，钢桥在适用期内需要多次重新涂装维护。增加了人力、物力，加大了维修养护难度，并且油漆中有机物的挥发释放，破坏了自然环境。
免涂装耐候桥梁中加入了适量的铜、铬、镍等元素，使它在自然环境下，外表面会自动形成免维护、致密稳定的氧化保护层，可起到长期的防大气腐蚀的效果。免涂装耐候钢桥梁，不仅生产周期短、成本较低，而且不用涂装油漆，健康环保，更可省去采用普通带涂装钢桥梁日后在恶劣的环境下的维修养护工作。
现在尚找不到与免涂装耐候桥梁钢相配合的焊材，采用现有的焊材焊接后焊接部位也需采用油漆涂装。
技术实现要素：
本发明的目的之一就在于提供一种免涂装桥梁钢用耐候药芯焊丝，焊接电弧稳定、飞溅小、脱渣容易，焊缝成型美观，适用于全位置焊接，焊缝的力学性能好，-40℃冲击韧性大于80J，并且具有很强的耐腐蚀性。
技术方案是：一种免涂装桥梁钢用耐候药芯焊丝，由钢制外皮和药粉芯组成，该药粉芯包括以下组成成分：硼铁2～8wt％、钼铁0.01～2wt％、氟化物1～6wt％、锆英砂1.5～8wt％、镁粉2～7wt％、石英砂2～5wt％、硅铁2～8wt％、电解锰5～19wt％、锰铁1～5wt％、镍粉1～6％、金属铬1～8wt％、铜粉1～8wt％、钛铁2～9wt％、长石0.1～5wt％、钛酸钠2～8wt％和金红石20～40wt％，余量为铁粉。
作为优选，所述药皮成分为：硼铁2～8wt％、钼铁0.01～2wt％、氟化物1.5-2.5wt％、锆英砂1.5-2.5wt％、镁粉2～7wtwt％、石英砂2.5-3wt％、硅铁2～8wtwt％、电解锰12-14wt％、锰铁2-4wt％、镍粉3-3.5wt％、金属铬1～8wt％、铜粉2-2.3wt％、钛铁2～9wt％、长石0.5-2wt％、钛酸钠2～8wt％和金红石35-40wt％，余量为铁粉。
作为优选，硼铁4wt％、钼铁0.05wt％、氟化物2.5wt％、锆英砂2.5wt％、镁粉4wt％、石英砂2.5wt％、硅铁5wt％、电解锰14wt％、锰铁2wt％、镍粉3wt％、金属铬3wt％、铜粉2wt％、钛铁3wt％、长石0.5wt％、钛酸钠4wt％和金红石40wt％，余量为铁粉。
作为优选，硼铁4wt％、钼铁0.05wt％、氟化物1.5wt％、锆英砂1.5wt％、镁粉4wt％、石英砂3wt％、硅铁5wt％、电解锰12wt％、锰铁4wt％、镍粉3wt％、金属铬3wt％、铜粉2wt％、钛铁3wt％、长石2wt％、钛酸钠4wt％和金红石35wt％，余量为铁粉。
作为优选，硼铁4wt％、钼铁0.05wt％、氟化物2.5wt％、锆英砂1.5wt％、镁粉4wt％、石英砂3wt％、硅铁5wt％、电解锰14wt％、锰铁2wt％、镍粉3.5wt％、金属铬3wt％、铜粉2.3wt％、钛铁3wt％、长石0.5wt％、钛酸钠4wt％和金红石37.5wt％，余量为铁粉。
作为优选，所述药粉芯占药芯焊丝总质量的12～18wt％。
作为优选，所述钢制外皮包括以下成分：C 0.02～0.04wt％、Mn 0.15～0.35wt％、Si≤0.035wt％、S≤0.015wt％、P≤0.017wt％、Al≤0.05wt％和N≤0.005wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
作为优选，所述钢制外皮包括以下成分：C 0.02～0.035wt％、Mn 0.15～0.35wt％、Si≤0.35wt％、S≤0.015wt％、P≤0.017wt％、Al≤0.05wt％和N≤0.005wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。
作为优选，所述钢制外皮包括以下成分：C：0.025％、Mn：0.22％、Si：0.0082％、S：0.0056％、P：0.010％、Al：0.018％和N：0.0023％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明的目的之二在于提供一种免涂装桥梁钢用耐候药芯焊丝的制备方法。
技术方案是：一种免涂装桥梁钢用耐候药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
在将药粉芯的各组分混合之前，先用80目筛将每个药粉进行过筛处理，然后将其按配比混合均匀后，置于钢制外皮上，包裹或卷制成丝并经拉拔减径至预定规格的药芯焊丝。
发明原理：
硼铁：B能抑制晶界先共析铁素体的产生，加入适量的硼可提高熔敷金属的强度，但是低温冲击性能随着B质量分数的增大先上升后下降，因此药粉中硼铁的加入量为。
钼铁：可以细化晶粒，提高强度、淬透性，改善脱渣性，提高电弧稳定性，但是钼的含量过高会使韧性恶化。
氟化物：调整熔渣的熔点和粘度，改善脱渣性，降低熔敷金属中扩散氢的含量，
锆英砂：主要起造渣、改善脱渣性能的作用。
硅铁：硅是脱氧剂，可以细化熔滴，改善电弧稳定性，提高焊丝的熔化速度，提高熔敷金属的屈服点和抗拉强度。但是含量过高会导致强度过高、韧性下降。
电解锰：锰不仅可以和硅一起联合脱氧，还具有脱硫的作用，适量的锰元素，可以提高熔敷金属的强度。药粉芯中锰含量过低会导致强度不足、脱氧不充分，含量过高会导致焊缝金属冲击韧性恶化。
镍粉：镍可以降低焊缝金属的韧脆转变温度，在一定条件下，随着镍的增加，强度有一定的提高，低温冲击韧性有明显的改善，同时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；但是Ni含量过高，会增大熔敷金属的热裂纹倾向。
金属铬：Cr是主要耐候性元素之一，对熔敷金属抗拉强度的提高有很大的作用，但是含量过高，会造成塑性、冲击韧性的明显降低。
铜粉：铜能提高熔敷金属的强度和韧性，特别是提高耐大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆。
钛铁：Ti是强脱氧剂。它能促进针状铁素的形成，细化晶粒，并有造渣的作用。
长石：主要用于造渣、稳定电弧、细化熔滴，提高再引弧性能，但是含量过高会增加熔渣的熔点和粘度，使脱渣性变差。
钛酸钠：主要用于造渣、稳定电弧，改善脱渣性能。
金红石：主要起造渣、稳定电弧，改善焊缝成型，提高脱渣性能，减少飞溅等作用。
铁粉：有利于药粉均匀分布，可以提高焊接的熔敷效率和电弧稳定性。
本发明中，钢制外皮为宽度为12～16mm且厚度为0.6～1.0mm的低碳钢钢带；所述药芯焊丝直径为1.2～2.4mm。
有益效果：
本发明焊接电弧稳定、飞溅小、脱渣容易，焊缝成型美观，适用于全位置焊接，焊缝的力学性能好，-40℃冲击韧性大于80J，并且具有很强的耐腐蚀性。
熔敷金属力学性能为抗拉强度≥400Mpa、屈服强度≥510Mpa、延伸率≥22％、-40℃冲击≥80J、耐大气腐蚀指数I≥6.5。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
药粉芯各组分的质量百分比如下：硼铁4％、钼铁0.05％、氟化物2.5％、锆英砂2.5％、镁粉4％、石英砂2.5％、硅铁5％、电解锰14％、锰铁2％、镍粉3％、金属铬3％、铜粉2％、钛铁3％、长石0.5％、钛酸钠4％、金红石40％、余量为铁粉。
碳钢钢带的成分为：C：0.025％、Mn：0.22％、Si：0.0082％、S：0.0056％、P：0.010％、Al：0.018％和N：0.0023％，余量为铁及杂质。
在将药粉芯的各组分混合之前，先用80目筛将每个药粉进行过筛处理，然后将其按配比混合均匀后，置于钢制外皮上，包裹或卷制成丝并经拉拔减径至预定规格的药芯焊丝。
实施例2
药粉芯各组分的质量百分比如下：硼铁4％、钼铁0.05％、氟化物1.5％、锆英砂1.5％、镁粉4％、石英砂3％、硅铁5％、电解锰12％、锰铁4％、镍粉3％、金属铬3％、铜粉2％、钛铁3％、长石2％、钛酸钠4％、金红石35％、余量为铁粉。
其它步骤与实施例1相同。
实施例3
药粉芯各组分的质量百分比如下：硼铁4％、钼铁0.05％、氟化物2.5％、锆英砂1.5％、镁粉4％、石英砂3％、硅铁5％、电解锰14％、锰铁2％、镍粉3.5％、金属铬3％、铜粉2.3％、钛铁3％、长石0.5％、钛酸钠4％、金红石37.5％、余量为铁粉。
其它步骤与实施例1相同。
实施1-3的免涂装桥梁钢用耐候钢药芯焊丝，采用直流反接焊接时，电弧稳定、飞溅小、脱渣容易，焊缝成型美观，适用于全位置焊接。熔敷金属成分为：C：0.042％、Mn：1.17％、Si：0.24％、S：0.0076％、P：0.0089％、Cr：0.42％、Ni：0.55％、Cu：0.36％。熔敷金属力学性能为：屈服强度Rel：510Mpa，抗拉强度Rm：590Mpa，延伸率A：25％，-40℃冲击功：118J，耐大气腐蚀指数I＝6.7。
本发明的免涂装桥梁钢用耐候药芯焊丝，适用于抗拉强度级别为500MPa以上高耐候钢的焊接，特别适用于桥梁、铁道车辆、船舶等领域。