[发明专利]一种用于海洋平台建造的埋弧焊丝

说明书

技术领域

本发明属于埋弧焊丝技术领域，特别是涉及一种用于海洋平台建造的埋弧焊丝丝。

背景技术

近年来就，随着全球对石油天然气的需求急剧增加，陆地石油天然气的逐渐枯竭，世界各国正积极向海洋寻求能源，而海洋油气开采也从大陆架走向深海。海洋平台遭遇的海况也越来越恶劣，除要经受风、浪的冲击外，还要考虑台风、冰、地震等灾害性环境破坏的作用。因此，对海洋平台用钢的强度、韧性、厚度提出更高要求，尤其在寒冷地区，对于低温韧性要求非常高，-40℃的冲击功大于80J。

埋弧焊具有高效、成形美观、一次探伤合格率高等优点，尤其是焊接大厚度钢时具有明显的优势，也是海洋平台的建造过程中是优选考虑的焊接方法。然而焊接高强度高韧性大厚度钢时埋弧焊也存在的一定问题，首先是抗裂性较差，其次焊缝的低温韧性较低。这些问题与焊接材料具有直接关系。

当前40kg级以上大厚度海洋平台用钢在进行埋弧焊时，焊前需要预热到100℃，花费了大量人力和物力，而且效率低下。

专利CN103418934A和专利CN103273213A分别公布了一种高强高韧埋弧焊丝，两种埋弧焊丝虽然获得了低温韧性良好的焊缝，但是通过添加大量Ni来实现，一方面成本高，另一方面焊缝裂纹敏感性高，对于大厚度钢板不预热焊接适应性不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于海洋平台建造的埋弧焊丝，该埋弧焊丝具有极佳低温韧性及抗裂性。

为了实现上述目的，本发明埋弧焊丝的化学成分(质量分数)为：C 0.01-0.15％；Si 0.1-0.9％；Mn 0.5-2.0％；P≤0.015％；S≤0.012％；Ni 0.1-1.5％；Mo 0.1-0.6％；Ti 0.01-0.25％；Al≤0.01％；CE≤0.4％；余量为铁；CE＝C+(Mn/6)+(Ni/15)+(Cu/15)+(Cr/5)+(Mo/5)+(V/5)。

本发明的成分设计原理如下：

在根据本发明实施例的用于海洋平台建造的埋弧焊丝中，C是固溶强化元素，可以有效地提高焊缝强度。为了达到所需要的强度，碳含量应大于0.01％，但是C含量过高时会导致焊缝裂纹倾向增加，从而韧性降低，因此C含量不超过0.15％。

Si可以提高焊缝金属的强度，同时是重要的脱氧元素。另一方面，Si含量过高时会降低焊缝的韧性。同时考虑到熔剂会向焊缝过渡一定量的Si，因此，埋弧焊丝中Si含量为：0.1-0.9％。

Mn是本埋弧焊丝成分中主要强化元素之一，同时又是脱氧元素，所以Mn含量应大于等于0.5％，同时Mn含量超过2.0％后焊缝金属的韧性会降低。因此埋弧焊丝中Mn含量为0.5-2.0％。

P、S是杂质元素，会降低焊缝的韧性，原则上含量越低越好，但P、S太低会增加制造成本。因此，P和S应分别满足：P≤0.015％，S≤0.012％。

Ni是可以提高焊缝金属层错能，进而提高焊缝韧性的元素，同时也是重要的固溶强化元素。其含量超过0.1％后，提高韧性效果能明显显示出来。但是Ni会增加成本，其含量应低于1.5％。因此Ni含量为0.1-1.5％。

Mo是重要的固溶强化元素，可有效提高焊缝金属的强度，同时可以提高焊缝金属的抗回火脆性。为了发挥其作用，埋弧焊丝成分中Mo的含量应大于0.1％。但是Mo含量过大会引起韧性降低，同时会增加焊丝的成本，其含量应低于0.6％；因此Mo含量为：0.1-0.6％

Ti为有效脱氧的元素，同时Ti的氧化物可促进针状铁素体的形成，进而提高焊缝金属的韧性。但是Ti含量过高会降低焊缝的低温韧性。因此，本发明埋弧焊丝Ti含量为0.01-0.25％。

Al为脱氧元素，但是Al含量过高会降低焊缝低温韧性，因此，Al含量应小于0.01％。

CE为碳当量，一般认为CE≤0.4％时，焊材在焊接时无淬硬倾向，抗裂性良好，不需要预热。因此，CE CE≤0.4％。

本发明优点在于，埋弧焊丝成分设计合理，焊缝具有良好低温冲击韧性，抗裂性良好，可适应大厚度海洋平台用钢不预热焊接。

具体实施方式

下面将详细描述根据本发明实施例的用于海洋平台建造的埋弧焊丝。