[发明专利]一种用于630MPa级高Nb钢双道埋弧焊的焊丝

说明书

本发明公开了一种用于630MPa级高Nb钢双道埋弧焊的焊丝，各化学成分及其所占质量百分比为：C 0.04～0.10％，Si≤0.15％，Mn 1.50～2.00％，P≤0.018％，S≤0.01％，Ni 0.20～0.50％，Mo+Cr 0.30～0.50％，Ti 0.02～0.10％，Nb≤0.03％，O≤80ppm，Als≤0.02％，其余为Fe。本发明采用Mn‑Ni‑Mo‑Cr合金体系，并结合Ti、Nb微合金化等手段，匹配弱碱性烧结焊剂，可兼顾熔敷金属的力学性能和高Nb钢双道埋弧焊接头的强韧性，有效改善现有高Nb钢双道埋弧焊接头强韧性不足等问题。

技术领域

本发明属于金属材料焊接加工技术领域，具体涉及一种用于630MPa级高Nb钢双道埋弧焊的焊丝。

背景技术

随着钢铁轧制工艺的不断改进，出于降低合金成本的考虑，含Nb较高的钢得到不断应用。在降低较贵重合金(如Ni、Mo、Cu)含量及添加0.04～0.10％Nb的情况下，可增加奥氏体再结晶温度，提高轧制温度，提高冷却速度，轧制后通过回火，钢中产生NbC等沉淀硬化，钢材达到与传统钢等强和更高韧性。随着焊接工艺的不断发展，目前很多情况下可以采取熔透根部(钝边)而反面不清根的双道埋弧焊工艺。在这种焊接条件下，熔透根部后，一方面，母材中较高的Nb元素熔入焊缝，使焊缝中Nb含量升高，将会影响焊缝的韧性；另一方面，由于母材中Ni、Mo、Cu等合金元素含量降低，母材熔入焊缝后，作为铸态的焊缝金属的强度也会受到影响。因此，采用传统焊丝无法满足焊缝强韧性要求。

针对高Nb钢的焊接工艺，“高Nb成分X80级管线钢焊接性分析.焊管，2008.5”通过高Nb+Cr、高Nb+Mo两种成分钢板的制管试验，从夏比冲击韧性、焊接接头硬度、焊缝化学成分等方面对两种成分钢板的焊接性进行了全面的对比，但文献中没有介绍焊丝化学成分。CN201010599894.2公开了一种强度适中冲击韧性优良埋弧焊丝，用于传统TMCP工艺X80级管线钢的焊接；该焊丝的化学成份(wt％)为：C≤0.10％；Mn 1.50～1.90％；Si≤0.35％；S≤0.010％；P≤0.015％；Mo 0.20～0.40％；Ti≤0.15％；Cu≤0.25％；添加微量的B，其余为Fe。配合SJ102焊剂在高速焊接条件下熔敷金属具有优良的综合性能，其抗拉强度可控制在625～825MPa，在-10℃的冲击功大于80J，但该焊丝没有涉及高Nb钢的焊接。

对于传统TMCP工艺630MPa级钢，采用的埋弧焊丝主要为Mn-Mo系；从成分上看，Mn-Mo系焊丝若用于高Nb低合金含量的X80钢焊接，焊缝强度和韧性将难以满足要求。现有焊接材料很难兼顾焊接熔敷金属力学性能和高Nb钢双道埋弧焊接头强韧性要求，尤其是焊接熔敷金属韧性与双道对焊焊缝韧性会存在较大差别，因此有必要进一步探索和优化适用于630MPa级高Nb钢双道埋弧焊的焊丝配方并提升焊缝性能。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种用于630MPa级高Nb钢双道埋弧焊的焊丝，该焊丝可匹配弱碱性烧结焊剂，兼顾熔敷金属力学性能和高Nb钢双道埋弧焊接头强韧性，具有与基材匹配的强度及较高的焊缝韧性，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于630MPa级高Nb钢双道埋弧焊的焊丝，各化学成分及其所占质量百分比为：C 0.04～0.10％，Si≤0.15％，Mn 1.50～2.00％，P≤0.018％，S≤0.01％，Ni 0.20～0.50％，Mo+Cr 0.30～0.50％，Ti 0.02～0.10％，Nb≤0.03％，O≤80ppm，Als≤0.02％，其余为Fe。