[发明专利]适用于桥梁用Q500QE钢的配套焊条及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于桥梁用Q500QE钢的配套焊条及其制备方法，由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，该药皮组成和含量为：大理石300～400重量份、萤石200～320重量份、金红石30～100重量份、纯碱4～7重量份、锆英砂1～5重量份、铁粉150～350重量份、电解锰10～20重量份、硅微粉10～40重量份、冰晶粉10～20重量份、镍粉5～10重量份、钼粉2～5重量份。与现有的相比，本发明配套焊条表面光滑，成品率高，偏心稳定。

技术领域

本发明涉及桥梁用焊接材料领域技术，尤其涉及一种适用于桥梁用Q500QE钢的配套焊条、制备方法及焊接方法。

背景技术

我国钢桥是在中华人民共和国建国后，在国外对我们实施经济、技术封锁的情况下，自力更生成长起来的。

1957年，借助前苏联专家的技术和材料，中国建造完成了武汉长江公铁两用大桥。桥梁全长1155.5m，主跨128m，首次在长江上实现了“一桥飞架南北，天堑变通途”。这是在长江上建造的第一座大桥，是我国桥梁史上第一个里程碑。该桥所用钢材为苏联生产的A3钢(即Q235)。

20世纪60年代，为了连通京沪铁路，决定修建南京长江大桥以取代南京轮渡。为解决无低合金结构钢料的困难，鞍山钢铁公司于1962年研制成功16锰低合金高强度桥梁钢(16Mnq)，屈服点σs＝340MPa，南京桥除少部分仍用原苏联已进口的低合金钢外，其余全部用国产钢材代替了原定进口的钢材，当时这些钢的研制成功，十分鼓舞人心，被称之为“争气钢”。

20世纪70年代初，九江长江公铁路桥决定采用国产高强度钢建造一座高强、轻型、整体的栓焊接构方案。但采用这一方案面临的困难很多，当时没有制造大跨度焊接钢梁的材料。原来造桥采用的16锰桥钢，在材质和规格上已不符合制造大跨度焊接钢桥的需要。因这种钢材的板厚效应很大，钢材的强度、韧性随板厚的增加下降很快，用原来的16锰桥钢建桥，铁路单线桁梁桥最大跨度只可能达到112m。为此，铁道部和原冶金部决定研究开发15锰钒氮桥梁钢(15MnVNq)，其屈服点比16锰桥梁钢高，σs＝420MPa。由于当时钢铁冶炼及轧制设备落后，合金元素不全，前后经历了20多年研究。通过大量的焊接及力学性能试验和在北京密云建造白河试验桥的工程实践，优化生产出了15锰钒氮C级正火桥梁钢。这种钢的板厚效应小，板厚56mm，焊接性及力学性均较好。经科研、设计、制造人员的艰苦努力，1993年用这种钢建成了九江长江公铁路大桥。该桥正桥钢梁全长1806m，主跨是216m的刚性梁柔性拱，结构雄伟壮观，桥形秀丽。

20世纪90年代初，铁路桥梁建设面临芜湖长江的建设，主跨达312米。桥梁钢问题显得愈加突出。为此大桥局和武钢联合共同开发了大跨度铁路桥梁用钢14MnNbq。该钢采用降碳加铌和超纯净的冶金方法，并通过铌的微合金化作用进行控制轧制，保证了屈服强度σs≥340MPa的基础上，具有优异的-4022低温冲击韧性。同时焊接性能也大大提高，解决了板厚效应问题，可大批量供应32-50mm厚钢板。芜湖桥建设后，14MnNbq钢材全面满足了铁路桥梁建设的需要。如2009年建成的世界上最大的公铁两用桥--武汉天兴洲长江大桥，它采用的钢材就是高韧性、抗层裂14MnNbq(Q345)。

进入新世纪以来，我国桥梁建设又有了新的飞跃。桥梁的跨径继续扩大，列车通过时速不断提高。尤其是京沪高速铁路南京大胜关长江大桥的建设，继续使用传统的14MnNbq钢已经满足不了其设计和施工要求。为此，鞍钢研发了新一代高性能桥梁用钢(Q345QE、Q420QE、Q500QE、Q690QE)，其韧性进一步提高，冷裂纹敏感性和焊接热影响区硬度进一步降低，并具有优良的耐大气腐蚀性能。该系列高性能桥梁用钢，具有良好的强度和韧性，可提高桥梁服役性能，降低维护成本，满足国内桥梁建设对高性能钢种的急需，其实物性能水平达到了国际同类钢种的先进水平。