本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，特別涉及一種Q690低溫高強(qiáng)度鋼用金屬粉型藥芯焊絲。
背景技術(shù)：
：近些年來，石油和天然氣的開采已經(jīng)從陸地轉(zhuǎn)移到海洋。海洋資源的開采確保了穩(wěn)定的能量供應(yīng)，不斷滿足生產(chǎn)及生活的需要。石油和天然氣的地下鉆井已經(jīng)普遍采用了海洋結(jié)構(gòu)，例如升降式鉆油平臺(tái)、導(dǎo)管架、直塔和半潛式鉆油平臺(tái)等等。目前，在海上移動(dòng)式鉆油平臺(tái)中，升降式鉆油平臺(tái)仍占絕大多數(shù)。升降式鉆油平臺(tái)是一種用來鉆井的可移動(dòng)裝置，它的桁架，包括鑿條和齒輪，在運(yùn)行中可以使平臺(tái)自由上升和下降以及定格在某一海水高度。由于鑿條和齒輪要支撐整個(gè)平臺(tái)，因此它們都必須由高強(qiáng)度鋼制成，例如Q690鋼。針對其所處的低溫海洋環(huán)境及波浪的沖擊，配套的焊接材料必須具有足夠的強(qiáng)度及優(yōu)異的低溫沖擊韌性。采用手工電弧焊可獲得良好的強(qiáng)度與低溫沖擊韌性的結(jié)合，但其焊接效率不如藥芯焊絲氣保焊；采用傳統(tǒng)的藥芯焊絲氣保焊雖然焊接效率得到提高，但其熔敷金屬的低溫沖擊韌性卻不理想。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種Q690低溫高強(qiáng)度鋼用金屬粉型藥芯焊絲，其采用金屬粉型的焊藥及80％Ar+20％CO2作為保護(hù)氣體的這種焊接方式，不但大大提高了焊接效率，而且可獲得具有優(yōu)異機(jī)械性能的焊縫金屬，尤其是低溫沖擊韌性優(yōu)異。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種Q690低溫高強(qiáng)度鋼用金屬粉型藥芯焊絲，由焊藥和鋼帶構(gòu)成，焊藥包裹于鋼帶內(nèi)；所述鋼帶是低P、S鋼帶；所述焊藥占焊絲總重量的10～20％；以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述低P、S鋼帶的組分如下：C：0.010～0.055％；Si：0.01～0.03％；Mn：0.10～0.30％；Al：0.005～0.060％；P：0.005～0.010％；S：0.005～0.010％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：氟化物：0.1～3.0％；C：0.1～0.5％；Mn：5～20％；Si：1～10％；Cr：1～8％；Ni：10～20％；Mo：1～10％；Fe：余量。優(yōu)選的，以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分優(yōu)選如下：氟化物：0.1～3.0％；C：0.1～0.5％；Mn：7～13％；Si：1～5％；Cr：1～5％；Ni：12～20％；Mo：1～5％；Fe：余量。優(yōu)選的，所述Q690低溫高強(qiáng)度鋼用金屬粉型藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述低P、S鋼帶的組分如下：C：0.028～0.036％；Si：0.014～0.022％；Mn：0.15～0.23％；Al：0.036～0.048％；P：0.007～0.009％；S：0.005～0.007％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：氟化物：0.76～1.54％；C：0.25～0.33％；Mn：8.2～11.2％；Si：2.8～3.5％；Cr：2.8～3.0％；Ni：16.6～17.4％；Mo：3.4～3.9％；Fe：余量。所述氟化物至少包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF中的一種或多種。以重量百分比計(jì)，所述焊絲的熔敷金屬的組分包括：C：0.055～0.066％；Si：0.23～0.30％；Mn：1.54～1.83％；P：0.006～0.007％；S：0.005～0.007％；Cr：0.016～0.017％；Ni：2.40～2.49％；Mo：0.496～0.553％。以重量百分比計(jì)，所述焊絲的熔敷金屬的O、N含量為：O≤600ppm，N≤30ppm。優(yōu)選的，以重量百分比計(jì)，所述焊絲的熔敷金屬的O、N含量為：O：530ppm～590ppm；N：26ppm～30ppm。本發(fā)明中焊藥各組分在藥芯焊絲中各自發(fā)揮的作用如下：氟化物(包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF)的主要作用為造渣和脫氫，另外還可調(diào)節(jié)粘度，提高熔渣的覆蓋性，氟化物過少時(shí)，脫氫作用不大，氟化物過多時(shí)，焊接煙塵量明顯增大，電弧不穩(wěn)，同時(shí)氟化物也具有一定的稀渣能力。碳的主要作用是提供足夠的強(qiáng)度。含碳量過低焊縫的強(qiáng)度不足，而含碳量過高則淬硬傾向增大且抗裂性變差。錳的主要作用是脫氧、脫硫和向焊縫中過渡合金元素。硅的主用作用是通過硅錳聯(lián)合脫氧，這樣脫氧效果更佳，同時(shí)過渡合金元素。鎳的主要作用是向焊縫中過渡合金元素，它不但可抑制先共析鐵素體的形成，而且還可以細(xì)化晶粒，以此來提高焊縫的綜合機(jī)械性能。鉻、鉬的主要作用是向焊縫中過渡合金元素，以此來提高熔敷金屬的強(qiáng)度。本發(fā)明采用金屬粉型的焊藥，藥粉內(nèi)幾乎不含造渣劑，因此可連續(xù)焊接兩至三層不需清渣，提高了焊接效率，此外，全位置作業(yè)性佳，適用于海工各個(gè)位置的焊接；通過添加一定含量的C、Mn、Si、Cr、Mo等合金元素，可獲得極高強(qiáng)度的焊縫金屬；通過添加一定含量的Ni來細(xì)化晶粒，可獲得低溫沖擊韌性優(yōu)良(-60℃沖擊值可達(dá)50J以上)的焊縫金屬；采用80％Ar+20％CO2作保護(hù)氣體且焊絲藥粉內(nèi)幾乎不含氧化物，因而可大大降低焊縫金屬中的O、N含量(O≤600ppm，N≤30ppm)，這可進(jìn)一步提高低溫沖擊韌性；焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量一般均在5ml/100g以下(水銀法)，因此冷裂敏感性傾向較低，此外焊縫金屬中的P、S含量均控制在0.010％以下，這大大提高了抗熱裂性能。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明藥芯焊絲采用金屬粉型的焊藥及80％Ar+20％CO2作保護(hù)氣體，因此可連續(xù)焊接且全位置作業(yè)性佳，焊縫金屬不但具有優(yōu)異的抗裂性，而且具有極高的強(qiáng)度與優(yōu)異的低溫沖擊韌性的結(jié)合，尤其是-60℃沖擊值可達(dá)50J以上。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明由鋼帶和焊藥組成，焊藥包裹在鋼帶內(nèi)。鋼帶為采用低P、S的鋼帶，其組分(重量百分比％)如下表：CSiMnAl0.010-0.0550.01-0.030.10-0.300.005～0.060PSFe0.005-0.0100.005-0.010余量焊藥占焊絲全重量比例為10～20％，其焊藥組分(重量百分比％)如下表：氟化物CMnSiCrNiMoFe0.1-3.00.1-0.55-201-101-810-201-10余量更佳的焊藥組分(重量百分比％)優(yōu)選如下表：氟化物CMnSiCrNiMoFe0.1-3.00.1-0.57-131-51-512-201-5余量更優(yōu)選的，所述Q690低溫高強(qiáng)度鋼用金屬粉型藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述低P、S鋼帶的組分如下：C：0.028～0.036％；Si：0.014～0.022％；Mn：0.15～0.23％；Al：0.036～0.048％；P：0.007～0.009％；S：0.005～0.007％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：氟化物：0.76～1.54％；C：0.25～0.33％；Mn：8.2～11.2％；Si：2.8～3.5％；Cr：2.8～3.0％；Ni：16.6～17.4％；Mo：3.4～3.9％；Fe：余量。為了更好地理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例1～5來進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于下述實(shí)施例。實(shí)施例1：采用焊絲生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)通用的制造工藝，按表1-1的鋼帶組分制作鋼帶(外皮)，按照表1-2的焊藥配方進(jìn)行配制并將焊藥包裹于鋼帶內(nèi)(overlap)：表1-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0280.0140.150.0480.0070.005余量表1-2：焊藥配方(％)氟化物CMnSiCrNiMoFe1.540.338.22.82.816.63.464.33其熔敷金屬的化學(xué)成分的重量百分比(O、N為ppm)見表1-3，熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表1-4：表1-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％，O、N為ppm)CSiMnPSCrNiMoON0.0660.231.540.0060.0050.0162.400.49655028表1-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例2：采用與實(shí)施例1相同的焊絲制造方法，按表2-1的鋼帶組分及表2-2的焊藥配方進(jìn)行配制：表2-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0300.0160.170.0450.0070.005余量表2-2：焊藥配方(％)氟化物CMnSiCrNiMoFe1.230.318.93.02.816.83.563.46其熔敷金屬的化學(xué)成分的重量百分比(O、N為ppm)見表2-3，熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表2-4：表2-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％，O、N為ppm)CSiMnPSCrNiMoON0.0640.231.570.0060.0060.0172.420.50153026表2-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例3：采用與實(shí)施例1相同的焊絲制造方法，按表3-1的鋼帶組分及表3-2的焊藥配方進(jìn)行配制：表3-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0320.0180.190.0420.0080.006余量表3-2：焊藥配方(％)氟化物CMnSiCrNiMoFe1.030.299.73.22.917.03.762.18其熔敷金屬的化學(xué)成分的重量百分比(O、N為ppm)見表3-3，熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表3-4：表3-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％，O、N為ppm)CSiMnPSCrNiMoON0.0610.261.720.0070.0060.0172.450.52359030表3-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例4：采用與實(shí)施例1相同的焊絲制造方法，按表4-1的鋼帶組分及表4-2的焊藥配方進(jìn)行配制：表4-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0340.020.210.0390.0080.006余量表4-2：焊藥配方(％)氟化物CMnSiCrNiMoFe0.810.2710.63.33.017.23.861.02其熔敷金屬的化學(xué)成分的重量百分比(O、N為ppm)見表4-3，熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表4-4：表4-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％，O、N為ppm)CSiMnPSCrNiMoON0.0570.291.800.0070.0070.0172.460.54558028表4-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例5：采用與實(shí)施例1相同的焊絲制造方法，按表5-1的鋼帶組分及表5-2的焊藥配方進(jìn)行配制：表5-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0360.0220.230.0360.0090.007余量表5-2：焊藥配方(％)氟化物CMnSiCrNiMoFe0.760.2511.23.53.017.43.959.99其熔敷金屬的化學(xué)成分的重量百分比(O、N為ppm)見表5-3，熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表5-4：表5-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％，O、N為ppm)CSiMnPSCrNiMoON0.0550.301.830.0070.0070.0172.490.55357527表5-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫上述實(shí)驗(yàn)可見，本發(fā)明藥芯焊絲熔敷金屬的P、S含量均控制在0.010％以下、擴(kuò)散氫含量均在5ml/100g以下，因此具有優(yōu)異的抗裂性，熔敷金屬的O、N含量均控制在較低的水平(O≤600ppm，N≤30ppm)，因此具有極高的強(qiáng)度與優(yōu)異的低溫沖擊韌性的結(jié)合，尤其是-60℃沖擊值可達(dá)50J以上，特別適合于Q690低溫高強(qiáng)度鋼用。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3