[发明专利]一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝

说明书

 

技术领域

     本发明涉及一种焊丝，特别是一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝。

背景技术

Ni-Cr-Mo系合金钢是船舶建造中重要的高强度用钢，在管线、海上石油平台、工程机械等领域也有大量应用。为提高焊接效率、降低建造成本，双丝或多丝埋弧焊工艺已得到广泛应用，但对于Ni-Cr-Mo系合金钢的双丝焊工艺国内还未进行相关研究，没有与之相匹配的可供选择的双丝埋弧焊焊丝。其主要原因是该钢具有较高的强韧性要求，并且要求焊接接头具有良好的耐海水腐蚀性与焊接抗裂性。若要与该钢匹配进行双丝埋弧焊焊接，现有的埋弧焊焊丝还存在以下问题：

（1）虽然可满足强度的要求，但韧性不足；

（2）焊接抗裂性不能满足双丝埋弧焊工艺要求；

（3）焊丝成分与钢的匹配性不好，影响焊接接头使用性能。

国内外埋弧焊焊丝文献显示，多数专利的焊丝中Mo含量均较高，主要是利用Mo的固溶强化来提高焊缝金属的强度。如申请号为00114334.4的中国专利“高强度高韧性埋弧焊焊丝”的说明中，其焊丝的Mo含量为0.20～0.50％；申请号为200610107016.8的中国专利“含铜的高强度高韧性埋弧焊用低合金钢焊丝” 专利中，其焊丝Mo含量为0.05～0.40％。采用该类较高Mo含量的焊丝进行Ni-Cr-Mo系钢的双丝埋弧焊时，焊缝中易形成大量的粒状贝氏体而导致冲击韧性下降。

现有的焊丝专利中，另外一种手段是采用Ti、B联合作用来改善焊缝金属的韧性。如申请号为92105621的中国专利“低碳微合金化埋弧焊丝”专利，焊丝中有0.02～0.08％的Ti与0.001～0.008％的B，其焊缝具有一定的低温韧性的机理是焊丝中主要的非金属元素B的作用，且B对韧性的作用取决于焊缝金属中N的含量及同时存在的O、Ti、Al等的适当含量。采用该类焊丝进行Ni-Cr-Mo系钢的双丝埋弧焊时，其成分与钢的匹配性不好，耐海水腐蚀性较差。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝，从而克服现有技术中存在的问题，针对Ni-Cr-Mo系合金钢成分及双丝埋弧焊工艺特点，满足该船用高强钢双丝埋弧焊工艺焊接要求。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝，其化学成分组成为（wt％）：C：0.05～0.10；Si≤0.25；Mn：0.90～1.40；S≤0.010；P≤0.015；Ni：1.20～2.20；Cr：0.25～0.70；Ti：0.10～0.20；Mo：0.01～0.05；余量为Fe。

更进一步的，本发明的一种高钛低钼高强韧性双丝埋弧焊用低合金焊丝，其化学成分组成为（wt％）：C：0.05～0.09；Si≤0.25；Mn：1.0～1.40；S≤0.010；P≤0.015；Ni：1.50～2.20；Cr：0.25～0.70；Ti：0.13～0.18；Mo：0.01～0.42；余量为Fe。

所述的焊丝的冶炼生产过程及加工过程与普通焊丝相同，须采用真空感应进行冶炼，冶炼过程中装料前用纯铁洗炉，对浇铸系统要做到清洁干燥，并保证锭模内壁平滑；所有原材料使用前须进行烘烤处理，以除去水分。整个熔炼过程禁止破真空，防止吸氮；加工工艺流程为：真空感应炉冶炼-铸造-退火-锻造成材-热处理及拉拔。

使焊缝金属有较高的强度和优良的韧性，关键在于加入适当的合金元素促使焊缝中形成一定量的针状铁素体组织。C、Mn、Ni、Mo元素在一定范围内都有促进针状铁素体形成的能力，Ti、B元素对针状铁素体的形成具有较大的促进作用。焊缝金属的强韧化可以通过添加这些元素得以实现，但焊丝合金系的选择不仅考虑焊缝的强度与韧性，还要考虑焊接接头的工作环境与被焊钢材的化学成分和性能匹配。本焊丝研制的重点是解决焊接接头的强韧性匹配与成分匹配。

本发明焊丝采用与Ni-Cr-Mo系合金钢相近的合金系，以保证焊接接头的成分匹配，在对各元素作用的分析的基础上，进行元素含量的调整，经过大量焊丝试制确定了焊丝的最终成分。

焊缝的C含量增加虽然可提高焊缝中针状铁素体的量而减少先共析铁素体的量，但过多的C元素促进了贝氏体甚至马氏体的形成，且不利于焊缝的抗冷裂性能。因此，焊丝中的C含量须控制在较低水平。