本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，特別涉及一種適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的62公斤級藥芯焊絲。
背景技術(shù)：
：寒冷、苛刻的海域環(huán)境需要較強、較韌的鋼種用于海洋結(jié)構(gòu)的建造。導(dǎo)管架的節(jié)點(T、Y、K型接頭)焊接時容易造成應(yīng)力集中，因此焊后需做一些局部退火來消除應(yīng)力。導(dǎo)管架以前主要是由屈服強度為460MPa級或更低級別的高強度鋼構(gòu)成的。近些年來的高屈服強度鋼，例如500MPa級的鋼，已經(jīng)被用于導(dǎo)管架的上層結(jié)構(gòu)，這樣不但可保證高強度，而且還可以在建造中降低成本。在這種形勢下，需要開發(fā)一種Q500鋼用的低溫藥芯焊絲，使其在應(yīng)力消除之后，仍能夠獲得服役所需的高強度、高韌性。而傳統(tǒng)的低溫藥芯焊絲在獲得高強度時，往往沖擊性能很差，尤其是應(yīng)力消除之后，焊絲中的Nb、V等沉淀強化元素易于與C形成碳化物，從而產(chǎn)生沉淀硬化之效果，大幅度降低沖擊韌性。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的62公斤級藥芯焊絲，其熔敷金屬在焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×1h)下的強度均達到了Q500鋼的強度等級且這兩種狀態(tài)下均展現(xiàn)了優(yōu)異的沖擊韌性，甚至-40℃的低溫仍能獲得令人滿意的沖擊值，能夠滿足導(dǎo)管架上層結(jié)構(gòu)Q500鋼的焊接。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的62公斤級藥芯焊絲，由焊藥和鋼帶構(gòu)成，焊藥包裹于鋼帶內(nèi)，所述焊藥占焊絲總重量的10～20％，所述鋼帶是低C、低P、S鋼帶；以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計，所述低C、低P、S鋼帶的組分如下：C：0.010～0.030％；Si：0.01～0.03％；Mn：0.10～0.30％；Al：0.005～0.035％；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，所述焊藥的組分如下：TiO2：20～50％；SiO2：1～10％；ZrO2：0.5～5.0％；氟化物：0.1～3.0％；Na2O：0.05～5.00％；K2O：0.1～5.0％；Al+Mg：1～8％；C：0.01～0.20％；Mn：10～20％；Si：1～5％；Ni：5～20％；Mo：0.1～5.0％；Ti：0.1～5.0％；B：0.01～0.10％；稀土元素：0.1～3.0％；Fe：余量。優(yōu)選的，以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計，所述焊藥的組分如下：TiO2：20～40％；SiO2：2～8％；ZrO2：1～5％；氟化物：0.1～3.0％；Na2O：0.5～5.0％；K2O：1～5％；Al+Mg：1～8％；C：0.01～0.15％；Mn：10～18％；Si：1～3％；Ni：10～15％；Mo：0.1～3.0％；Ti：0.1～5.0％；B：0.01～0.10％；稀土元素：0.1～3.0％；Fe：余量。優(yōu)選的，所述適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的62公斤級藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計，所述低C、低P、S鋼帶的組分如下：C：0.016～0.034％；Si：0.015～0.025％；Mn：0.16～0.26％；Al：0.021～0.031％；P：0.006～0.008％；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，所述焊藥的組分包括：TiO2：25.4～33.5％；SiO2：3.3～4.9％；ZrO2：1.1～1.5％；氟化物：1.7～2.5％；Na2O：0.56～0.92％；K2O：1.5～4.0％；Al+Mg：3.7～5.5％；C：0.10～0.15％；Mn：12.6～14.0％；Si：1.7～2.6％；Ni：10.2～12.5％；Mo：1.2～1.6％；Ti：1.4～2.2％；B：0.05～0.07％；稀土元素：0.3～0.7％；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，所述適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的62公斤級藥芯焊絲的熔敷金屬的組分包括：C：0.032～0.035％；Mn：1.17～1.33％；Si：0.25～0.36％；P：0.007～0.008％；S：0.005～0.006％；Mo：0.132～0.140％；Ni：177.～1.89％；所述焊絲的熔敷金屬中，還含有O：550～580ppm；N：25～30ppm。所述稀土元素至少包括鑭、鈰、釔中的一種。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：氧化物(包括TiO2、SiO2、ZrO2、Na2O和K2O)的主要作用是造渣、穩(wěn)弧，美化焊縫，提高脫渣性。氧化物過少時，焊接工藝性能較差，不易形成短渣，對立、橫位置不利，氧化物過多時，焊縫含氧量提高，降低了低溫韌性。氟化物(可包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF等)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，脫氫作用不大，氟化物過多時，焊接煙塵量明顯增大，電弧不穩(wěn)，同時氟化物也具有一定的稀渣能力。鋁及鎂的主要作用是脫氧。碳的主要作用是提供適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。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，同時過渡合金元素。鎳的主要作用是向焊縫中過渡合金元素，它是提高韌性最有效的元素。鉬的主要作用是向焊縫中過渡合金元素，它可通過固溶強化及彌散強化來提高強度。微量的Ti和B的主要作用是向焊縫中過渡合金元素，通過Ti和B的復(fù)合來細(xì)化晶粒，從而提高力學(xué)性能。稀土元素(可包括鑭、鈰、釔等)的主要作用是細(xì)化晶粒，改變夾雜物的形狀、數(shù)量及分布，從而減少其對韌性和抗裂性的有害作用；同時也具有一定的脫氫能力。本發(fā)明采用低C，低P、S的鋼帶，低C可保證熔敷金屬的C含量控制在0.04％以下，這減少了應(yīng)力消除過程中C與Nb、V等強化元素的結(jié)合，降低沉淀硬化之效果，而焊縫部分依靠焊藥中的Ni、Mo等合金元素來提高強度，這不但可抑制先共析鐵素體的形成，而且還可細(xì)化晶粒；低P、S確保了焊縫中的P、S含量均控制在0.010％以下，這樣減少了應(yīng)力消除過程中P、S向晶界的擴散，大大改善了抗熱裂性能；另在焊藥中加入微量的Ti、B及稀土元素，這不但可凈化焊縫金屬組織，起到脫硫、脫磷、去氧的作用，確保焊縫中的O、N處于較低的水平(O≤600ppm，N≤30ppm)，而且還可獲得較多的針狀鐵素體來細(xì)化晶粒，提高沖擊性能；同時添加一定含量的氟化物及稀土元素進行脫氫處理，可保證熔敷金屬的擴散氫控制在4ml/100g以下(水銀法)，降低了龜裂敏感性指數(shù)。通過調(diào)整合金成分比例，本發(fā)明的各項指標(biāo)符合相應(yīng)的等級要求。本發(fā)明藥芯焊絲具有優(yōu)異的抗裂性能，其焊縫金屬在焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×1h)下的強度均達到Q500鋼的強度等級且這兩種狀態(tài)下均展現(xiàn)了優(yōu)異的沖擊韌性，甚至-40℃的低溫仍能獲得令人滿意的沖擊值，能夠滿足導(dǎo)管架上層結(jié)構(gòu)Q500鋼的焊接要求。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。本發(fā)明由鋼帶和焊藥組成，焊藥包裹在鋼帶內(nèi)，采用低C、低P、S的鋼帶，其鋼帶組分(重量百分比％)如下表：CSiMnAl0.010-0.0300.01-0.030.10-0.300.005～0.035PSFe0.005-0.0100.005-0.010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：TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+MgC20-501-100.5-5.00.1-3.00.05-5.000.1-5.01-80.01-0.20MnSiNiMoTiB稀土元素Fe10-201-55-200.1-5.00.1-5.00.01-0.100.1-3.0余量更好的焊藥組分(重量百分比％)優(yōu)選如下表：TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+MgC20-402-81-50.1-3.00.5-3.01-51-80.01-0.15MnSiNiMoTiB稀土元素Fe10-181-310-150.1-3.00.1-5.00.01-0.100.1-3.0余量更優(yōu)選的，所述適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的62公斤級藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計，所述低C、低P、S鋼帶的組分如下：C：0.016～0.034％；Si：0.015～0.025％；Mn：0.16～0.26％；Al：0.021～0.031％；P：0.006～0.008％；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，所述焊藥的組分包括：TiO2：25.4～33.5％；SiO2：3.3～4.9％；ZrO2：1.1～1.5％；氟化物：1.7～2.5％；Na2O：0.56～0.92％；K2O：1.5～4.0％；Al+Mg：3.7～5.5％；C：0.10～0.15％；Mn：12.6～14.0％；Si：1.7～2.6％；Ni：10.2～12.5％；Mo：1.2～1.6％；Ti：1.4～2.2％；B：0.05～0.07％；稀土元素：0.3～0.7％；Fe：余量。實施例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(即外皮)，按照表1-2的焊藥配方配制焊藥并將焊藥包裹于鋼帶內(nèi)(overlap)：表1-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0240.0150.160.0310.0080.007余量表1-2：焊藥配方(％)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，焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×1h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴散氫含量(水銀法)見表1-4：表1-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％，O、N(ppm))表1-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴散氫實施例2：采用與實施例1相同的焊絲制造方法，按表2-1的鋼帶組分及表2-2的焊藥配方進行配制：表2-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0220.0170.190.0270.0080.006余量表2-2：焊藥配方(％)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，焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×1h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴散氫含量(水銀法)見表2-4：表2-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％，O、N(ppm))表2-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴散氫實施例3：采用與實施例1相同的焊絲制造方法，按表3-1的鋼帶組分及表3-2的焊藥配方進行配制：表3-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0200.0190.210.0250.0070.006余量表3-2：焊藥配方(％)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，焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×1h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴散氫含量(水銀法)見表3-4：表3-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％，O、N(ppm))表3-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴散氫實施例4：采用與實施例1相同的焊絲制造方法，按表4-1的鋼帶組分及表4-2的焊藥配方進行配制：表4-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0180.0220.230.0230.0070.005余量表4-2：焊藥配方(％)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，焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×1h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴散氫含量(水銀法)見表4-4：表4-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％，O、N(ppm))表4-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴散氫實施例5：采用與實施例1相同的焊絲制造方法，按表5-1的鋼帶組分及表5-2的焊藥配方進行配制：表5-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0160.0250.260.0210.0060.005余量表5-2：焊藥配方(％)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，焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×1h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴散氫含量(水銀法)見表5-4：表5-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％，O、N(ppm))表5-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴散氫上述實驗可見，本發(fā)明藥芯焊絲熔敷金屬的P、S含量均在0.010％以下，O含量在600ppm以下，N含量在30ppm以下。焊態(tài)下，屈服強度≥590MPa，抗拉強度≥635MPa，延伸率≥20％，-40℃沖擊值≥100J；應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×1h)下，屈服強度≥545MPa，抗拉強度≥600MPa，延伸率≥21％，-40℃沖擊值≥80J。另熔敷金屬的擴散氫含量均在4ml/100g以下(水銀法)，具有優(yōu)異的抗龜裂性，符合相應(yīng)的等級要求和使用規(guī)范。本發(fā)明藥芯焊絲熔敷金屬在焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×1h)下的強度均達到Q500鋼的強度等級且這兩種狀態(tài)下均展現(xiàn)了優(yōu)異的沖擊韌性，-40℃的低溫仍能獲得令人滿意的沖擊值，能夠滿足導(dǎo)管架上層結(jié)構(gòu)Q500鋼的焊接要求。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，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，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3