[发明专利]一种高强度钢绞合焊丝及其焊接方法

说明书

本发明公开了一种高强度钢绞合焊丝，其组分按质量百分比包括：碳0.06‑0.12％，硅0.4‑0.8％，锰1.4‑2.0％，镍0.5‑0.9％，钛0.1‑0.16％，铬0.14‑0.18％，铜0.02‑0.04％，铝0.02‑0.05％，磷＜0.010％，硫＜0.005％，余量为铁。上述高强度钢绞合焊丝的焊接方法，包括：采用机械方法对焊接坡口进行加工，坡口加工面打磨光滑；采用单脉冲焊接模式焊接打底焊道，清理焊道表面；接着采用双脉冲焊接模式再依次焊接两条焊缝；采用单脉冲焊接模式焊接盖面焊道的第一条焊缝；采用双脉冲焊接模式以分道焊接的方式按顺序依次焊接其余焊缝。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种高强度钢绞合焊丝及其焊接方法。

背景技术

海洋钻井平台用钢管的强度高，管径大、管壁厚，距离长，使得现场焊接施工的劳动强度大大提高。尤其是气候条件和地理环境恶劣环境下的管道建设，有效施工时间短。

高强度钢管对焊丝的焊接工艺性能、焊缝的力学性能以及生产工艺要求很高，特别是现场环焊缝主要采用全位置自动气保焊来完成，该焊接方法要求焊丝应具备高强度、高韧性和良好的焊接工艺性能。气保护实心焊丝不仅要求具备良好的强度和韧性匹配，还应具有优良的焊接工艺性能，现有的气体保护焊焊丝强韧匹配和焊接工艺性能难以满足海洋钻井平台用钢管的焊接技术要求。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度钢绞合焊丝及其焊接方法，所得绞合焊丝强韧性好，焊接工艺简便。

本发明提出的一种高强度钢绞合焊丝，其组分按质量百分比包括：碳0.06-0.12％，硅0.4-0.8％，锰1.4-2.0％，镍0.5-0.9％，钛0.1-0.16％，铬0.14-0.18％，铜0.02-0.04％，铝0.02-0.05％，磷＜0.010％，硫＜0.005％，余量为铁。

碳是保证焊缝金属强度的主要元素，必须保证焊丝中有一定的碳含量，但过高的碳元素会促进高碳马氏体的形成，因而影响焊缝金属的抗裂性能和冲击韧性。

锰既是脱氧元素，在脱氧过程中形成的氧化物能够提高焊缝金属的强度和低温冲击韧性，又是焊丝强化元素，作为奥氏体稳定化元素，扩大奥氏体相区，有推迟奥氏体向铁素体相变的功能，随着锰含量的增加，焊缝金属中针状铁素体含量显著增加，减少晶界铁素体的比例，先共析铁素体含量减少，侧板条铁素体的数量明显减少，同时针状铁素体细化。

硅作为脱氧元素，改善焊接工艺性能，具有提高焊缝熔敷金属强度的作用，当硅含量偏低时脱氧不充分，易造成焊缝氧含量过高影响焊缝的低温冲击韧性；当焊丝中加入适量的硅元素可以改善其焊接工艺性和提高焊缝金属的强度；但过量的硅元素会降低焊缝金属的低温韧性。

镍是提高焊缝的强度和低温冲击韧性元素，镍能细化组织，促使针状铁素体的形成，在焊缝金属中起重要的强化作用，焊缝金属中镍对冲击韧性的影响与锰含量之间存在着交互作用。

钛是细化晶粒的元素，添加适量的钛有改善焊丝焊接工艺性和焊缝组织以及提高材料低温韧性的作用。钛作为微合金元素同时加入，焊接时钛与母材中的氮形成Ti-N颗粒，不仅细化晶粒，还能减少先共析铁素体形成，增加针状铁素体含量。

硫和磷都是有害的杂质元素，降低焊缝金属的冲击韧性和抗应力腐蚀能力，应严格其含量，以保证焊缝金属中硫、磷在较低水平。

优选地，硅元素所占质量百分比与锰所占质量百分比的比为0.5-0.7：1.6-1.8。

优选地，其组分按质量百分比包括：碳0.08-0.10％，硅0.5-0.7％，锰1.6-1.8％，镍0.6-0.8％，钛0.11-0.15％，铬0.15-0.17％，铜0.025-0.035％，铝0.03-0.04％，磷＜0.010％，硫＜0.005％，余量为铁。