[发明专利]一种低温韧性优良的大线能量焊接用埋弧焊实芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，尤其涉及一种适合于大线能量焊接用的埋弧焊实芯焊丝。

背景技术

钢板被广泛用于诸如建筑、桥梁、压力容器、储罐、管线和船舶等基础建设和大型建筑中。建造构件的大型化和高层化发展趋势要求钢板的厚度增加，同时具有更高的综合性能。焊接是大型建筑构件中最长的一个工序，不仅影响建造成本，而且直接决定了建造周期。由于埋弧焊具有焊接效率高，容易实现自动焊接、减轻焊工劳动强度等优点，在这些钢结构的焊接过程中埋弧焊成为很重要的工艺之一。但是目前埋弧焊焊接线能量多数在30~40kJ/cm之间，所以为了进一步提高焊接生产效率，提高焊接线能量是一个行之有效的手段。按照IACS（International Association Classification of Societies）的有关规定，焊接线能量在50kJ/cm以上为大线能量焊接。但随着焊接线能量的增加，焊接区的冷却速度下降，焊缝金属组织容易粗化，焊缝接头的韧性显著下降。目前国内应用在大线能量焊接方面的焊丝多数需要从国外进口，所以开发适合于大线能量焊接、高强度、低温韧性优良的国产焊接材料是进一步提高埋弧焊效率、降低成本、提高焊接接头性能和替代进口产品的重要途径。

现在关于适合于大线能量焊接用的埋弧焊实芯焊丝的报道较少。

专利申请号为CN200910046732.3公开了“一种高韧性埋弧焊丝”，其特征在于熔敷金属屈服强度和抗拉强度较高，具有优异低温韧性和耐大线能量，其化学成分如下：C：0.08~0.15%、Si：≤0.1%、Mn：1.90~2.20%、S：≤0.010%、P：≤0.020%、Ni：0.10~0.30%、Cu：≤0.35%、其余为Fe。该专利虽指出发明的埋弧焊丝具有耐大线能量的特征，但是实施例中仅给出35kJ/cm焊接线能量下熔敷金属性能。

专利申请号为CN200410097804.4公开了“一种大线能量埋弧焊用焊丝”，其化学成分按质量百分比计C：0.03~0.10%、N：0.0035%以下、Si：0.40%以下、Mn：1.00~2.50%、还含Ti在0.030%以上且满足Ti/N：15~50，剩余部分由Fe及不可避免的杂质组成的焊丝。该专利虽然给出了Ti与N元素之间的配比关系，但是并未提及Ti与B元素的配比比例。因为在大线能量焊接条件下，焊丝中Ti与B元素的配比关系对焊缝金属的韧性影响较大。

专利申请号为CN200510029245.8公开了“一种高性能埋弧焊丝及盘条及其制造方法”，其化学成分按质量百分比计C：0.06~0.13%、Si：0.1~0.5%、Mn：1.3~1.7%、Ti：0.010~0.15%、B：0.001~0.009%、Mo：0.30~0.60%、其余为Fe。其摘要中提到该发明焊丝适合于20~80kJ/cm大线能量焊接，成分设计中添加了Ti和B元素，但是也没有提及Ti和B元素含量配比，同时在成分设计中添加了贵重金属Mo，从而提高了盘条和焊丝的生产成本。

专利申请号为CN200410097804.4公开了“大线能量埋弧焊焊接接头、该接头的制法及所用焊丝及焊剂”，其焊接接头的焊缝金属成分按质量百分比表示C：0.03~0.10%、Si：≤ 0.40%、Mn：1.00~2.50%、Ti：0.003~0.030%、N：0.0050以下。且焊缝金属中按质量百分比计还含有Nb：0.010~0.200%、Mo：0.10~0.50%、Ni：0.05~1.00%中选出的1种或2种以上。其特征在于埋弧焊焊丝可在150kJ/cm大线能量条件下焊接。但是该发明焊丝中仅提到了B和N元素的比例，也没有提到Ti和B元素含量配比，同时在实施例中仅给出了0℃和-20℃的冲击韧性。在实施例中，韧性优良的焊丝中均含有Mo和Nb元素，增加了焊丝的生产成本。

发明内容

本发明的目的在于发明一种焊接线能量在50kJ/cm以上大线能量焊接条件下，具有高熔敷效率、低温韧性优良的埋弧焊实芯焊丝。主要适用于屈服强度在450MPa级别的桥梁、船舶、建筑等大型焊接结构件的制造。

本发明的技术方案为提出一种适合于大线能量焊接、高强度和优良低温韧性的埋弧焊实芯焊丝，其化学成分质量百分比为C：0.06~0.10%、Si：≤0.10%、Mn：1.20~2.0%、Ni：0.20~1.20%、Ti：0.03~0.10%、B：0.005~0.010%、S的含量不超过0.010%、P的含量不超过0.020%、余量为Fe和不可避免的对药芯焊丝性能没有影响的杂质。同时控制Ti与B元素的比例在7.0~10.0之间。