本發(fā)明涉及焊接材料領(lǐng)域，具體涉及一種奧氏體不銹鋼埋弧焊絲。
背景技術(shù)：
奧氏體系不銹鋼SUS304耐腐蝕性優(yōu)異，抗拉強(qiáng)度、低溫沖擊韌性等機(jī)械性能良好，特別適用于LNG(液化天然氣)儲(chǔ)罐及建筑物構(gòu)造。軋制奧氏體系不銹鋼SUS304抗拉強(qiáng)度高，一般都在620MPa-660MPa。然而目前普遍采用的308系焊接材料抗拉強(qiáng)度較低，一般在540MPa-590MPa，這種強(qiáng)度上的差異，使焊接接頭在做彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生選擇性的變形，造成開裂。
日本8-267282號(hào)公報(bào)提到，調(diào)整合金成分C+N處于合適的量，提高焊縫金屬的強(qiáng)度可以解決以上問(wèn)題。然而影響焊接因素眾多，熔敷金屬成分中的C、N很容易受到焊接條件及保護(hù)氛圍的影響而產(chǎn)生變化，很難精確的控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種焊接接頭不易變形、埋弧焊絲力學(xué)性能優(yōu)良、焊接熔敷金屬化學(xué)組分穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼埋弧焊絲。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種奧氏體不銹鋼埋弧焊絲，包括埋弧焊絲和熔敷金屬，其特征在于，所述埋弧焊絲由不同重量百分比化學(xué)組分：C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、Ti、N和Fe組成；所述熔敷金屬由不同重量百分比的化學(xué)組分：C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、Ti、N和Fe組成。
本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)調(diào)控埋弧焊絲的化學(xué)組分重量百分比，優(yōu)化熔敷金屬的化學(xué)組分重量百分比，調(diào)控熔敷金屬中的Si、Mo、Ti元素重量百分比，使焊接接頭的熔敷金屬化學(xué)組分穩(wěn)定，埋弧焊絲的力學(xué)性能優(yōu)良，焊接接頭在做彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)不易選擇性的變形等優(yōu)點(diǎn)。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以作如下改進(jìn)：
作為優(yōu)選方案，所述埋弧焊絲化學(xué)組分的重量百分比如下：
C：0.015％-0.02％，
Si：0.55％-0.65％，
Mn：1.8％-2.2％，
P：≤0.02％且＞0％
S：≤0.01％且＞0％，
Cr：19.5％-22.0％，
Ni：9％-11％，
Mo：0.45％-0.55％，
Ti：0.05％-0.1％，
N：0.05％-0.08％，
余量為Fe。
采用上述優(yōu)選的方案，埋弧焊絲化學(xué)組分穩(wěn)定，其力學(xué)性能優(yōu)良。
作為優(yōu)選方案，所述埋弧焊絲優(yōu)選化學(xué)組分的重量百分比如下：
C：0.015％-0.017％，
Si：0.58％-0.62％，
Mn：1.85％-2.02％，
P：0.013％-0.017％，
S：0.004％-0.008％，
Cr：20.4％-21.22％，
Ni：9.6％-9.82％，
Mo：0.46％-0.51％，
Ti：0.07％-0.08％，
N：0.052％-0.079％，
余量為Fe。
作為優(yōu)選方案，所述埋弧焊絲優(yōu)選化學(xué)組分的重量百分比如下：
C：0.015％-0.016％，
Si：0.58％-0.61％，
Mn：1.85％-1.93％，
P：0.013％-0.015％，
S：0.004％-0.005％，
Cr：20.4％-20.6％，
Ni：9.6％-9.8％，
Mo：0.46％-0.47％，
Ti：0.07％-0.08％，
N：0.052％-0.063％，
余量為Fe。
作為優(yōu)選方案，所述埋弧焊絲化學(xué)組分的重量百分比之和為100％。
作為優(yōu)選方案，所述熔敷金屬化學(xué)組分的重量百分比如下：
C：0.015％-0.025％，
Si：0.6％-0.7％，
Mn：1.5％-2％，
P：≤0.02％且＞0％，
S：≤0.01％且＞0％，
Cr：19％-22％，
Ni：9％-11％，
Mo：0.4％-0.55％，
Ti：0.05％-0.1％，
N：0.04％-0.08％，
余量為Fe。
C是強(qiáng)的奧氏體形成元素，過(guò)低會(huì)使強(qiáng)度降低，含量過(guò)高焊接性將嚴(yán)重變差，并且容易形成碳化物降低耐蝕性。為保證焊縫的強(qiáng)度、韌性及耐腐蝕性，須將C含量限定在0.015％-0.025％范圍內(nèi)。
Si是有效的脫氧元素，適當(dāng)?shù)腟i含量可以增加熔融金屬的流動(dòng)性，但過(guò)多的Si會(huì)使熔敷金屬的韌性變差，因此Si的含量限定在0.6％-0.7％范圍內(nèi)。
Mn用于確保焊接部的淬火性而添加。Mn的含量低于1.5％，焊接部的淬火性不足，韌性降低。若Mn量超過(guò)2％，則焊接部的強(qiáng)度過(guò)多，韌性不足。因此Mn的含量限定在1.5％-2％范圍內(nèi)。
P含量過(guò)高會(huì)嚴(yán)重降低熔敷金屬的機(jī)械性能，因此P的含量需控制在≤0.02％且＞0％范圍內(nèi)。
S含量過(guò)高會(huì)嚴(yán)重降低熔敷金屬的機(jī)械性能，因此S的含量需控制在≤0.01％且＞0％范圍內(nèi)。
Cr是使不銹鋼獲得耐腐蝕的基本元素，當(dāng)Cr含量控制在19％-22％范圍內(nèi)，Cr與腐蝕介質(zhì)中的氧作用，在鋼表面形成一層很薄的氧化膜，可阻止鋼基體進(jìn)一步腐蝕。
Ni是穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，可以顯著提高不銹鋼的低溫沖擊韌性，Ni還提高奧氏體不銹鋼的高溫抗氧化性能，因此Ni的含量限定在9％-11％范圍內(nèi)。
Mo是鐵素體形成元素，能夠改善熔敷金屬的耐腐蝕性。熔敷金屬中適當(dāng)添加Mo，可以有效的提高焊接接頭的強(qiáng)度及熔敷金屬的抗裂性。但如果Mo含量太高則容易形成σ相，因此熔敷金屬中的Mo含量應(yīng)當(dāng)控制在0.4％-0.55％。
Ti在焊接時(shí)有助于脫氧反應(yīng)，能夠?qū)⒑附咏饘僦猩傻膴A雜物的組成控制為對(duì)核生成促進(jìn)有效的Ti系氧化物生成。導(dǎo)致焊接金屬的凝固組織微細(xì)，能夠顯著改善高溫裂紋抑制作用，因此熔敷金屬中的Ti含量應(yīng)當(dāng)控制在0.05％-0.1％。
N是一種強(qiáng)的奧氏體形成元素，同時(shí)可以抑制高溫區(qū)形成δ-鐵素體的奧氏體形成元素。在熔敷金屬中適當(dāng)提高N含量，可以降低貴重金屬Ni的含量，同時(shí)由于N是小的間隙型元素，焊縫在快速冷卻時(shí)，N沒(méi)有充分的時(shí)間去擴(kuò)散，容易在焊縫中析出氮化物。考慮到芯線在冶煉過(guò)程中N含量達(dá)到的極限，以及焊接過(guò)程中N的增加量，熔敷金屬中的N含量應(yīng)當(dāng)控制在0.04％-0.08％。
余量的Fe是構(gòu)成鋼制外皮和/或在焊劑中添加的鐵粉、合金粉的鐵。
作為優(yōu)選方案，所述熔敷金屬優(yōu)選化學(xué)組分的重量百分比如下：
C：0.019％-0.021％，
Si：0.64％-0.66％，
Mn：1.66％-1.75％，
P：0.015％-0.019％，
S：0.003％-0.006％，
Cr：20.12％-20.72％，
Ni：9.67％-9.73％，
Mo：0.444％-0.482％，
Ti：0.058％-0.062％，
N：0.048％-0.072％，
余量為Fe。
作為優(yōu)選方案，所述熔敷金屬優(yōu)選化學(xué)組分的重量百分比如下：
C：0.019％-0.021％，
Si：0.64％-0.65％，
Mn：1.66％-1.71％，
P：0.015％-0.016％，
S：0.003％-0.004％，
Cr：20.12％-20.41％，
Ni：9.67％-9.71％，
Mo：0.444％-0.451％，
Ti：0.058％-0.059％，
N：0.048％-0.055％，
余量為Fe。
作為優(yōu)選方案，所述熔敷金屬化學(xué)組分的重量百分比之和為100％。
采用上述優(yōu)選的方案，所述焊接接頭的熔敷金屬化學(xué)組分穩(wěn)定。
作為優(yōu)選方案，在焊接狀態(tài)下，所述埋弧焊絲的抗拉強(qiáng)度至少不小于600MPa，延伸率至少不小于30％，-196℃沖擊至少不小于33J。
采用上述優(yōu)選的方案，在焊接狀態(tài)下，埋弧焊絲焊接力學(xué)性能優(yōu)良，焊接接頭在做彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)不易選擇性變形。
具體實(shí)施方式
除非特別指明，以下實(shí)施例中化學(xué)組分重量百分比均由“火花原子發(fā)射光譜儀”檢測(cè)；在焊接狀態(tài)下，埋弧焊絲的抗壓強(qiáng)度和彎曲性能均通過(guò)液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)，埋弧焊絲的沖擊參數(shù)通過(guò)沖擊試驗(yàn)機(jī)和沖擊低溫槽檢測(cè)。
下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
實(shí)施例1，
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，一種奧氏體不銹鋼埋弧焊絲，包括埋弧焊絲和熔敷金屬，本實(shí)施例中的埋弧焊絲被標(biāo)記為埋弧焊絲1，埋弧焊絲1化學(xué)組分的具體重量百分比如下表1：
表1埋弧焊絲1的化學(xué)組分重量百分比(％)
所述埋弧焊絲1化學(xué)組分的重量百分比之和為100％，剩余量為Fe。
本實(shí)施例中的熔敷金屬被標(biāo)記為熔敷金屬1，熔敷金屬1的化學(xué)組分的具體重量百分比如下表2：
表2熔敷金屬1的化學(xué)組分具體重量百分比(％)
所述熔敷金屬1化學(xué)組分的重量百分比之和為100％，剩余量為Fe。
本實(shí)施例的奧氏體不銹鋼埋弧焊絲1在焊接狀態(tài)下的力學(xué)性能如下表3：
表3奧氏體不銹鋼埋弧焊絲1在焊接狀態(tài)下的力學(xué)性能
從表2可以觀察到奧氏體不銹鋼埋弧焊絲1，其熔敷金屬1化學(xué)組分穩(wěn)定；從表3可以看到奧氏體不銹鋼埋弧焊絲1在焊接狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度為685MPa，延伸率為34％，-196℃沖擊為41J，4T彎曲合格，因此其焊接接頭在做彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)不易選擇性變形。
實(shí)施例2，
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，一種奧氏體不銹鋼埋弧焊絲，包括埋弧焊絲和熔敷金屬，本實(shí)施例中的埋弧焊絲被標(biāo)記為埋弧焊絲2，埋弧焊絲2化學(xué)組分的具體重量百分比如下表4：
表4埋弧焊絲2的化學(xué)組分重量百分比(％)
所述埋弧焊絲2化學(xué)組分的重量百分比之和為100％，剩余量為Fe。
本實(shí)施例中的熔敷金屬被標(biāo)記為熔敷金屬2，熔敷金屬2的化學(xué)組分具體重量百分比如下表5：
表5熔敷金屬2的化學(xué)組分具體重量百分比(％)
所述熔敷金屬2化學(xué)組分的重量百分比之和為100％，剩余量為Fe。
本實(shí)施例的奧氏體不銹鋼埋弧焊絲2在焊接狀態(tài)下的力學(xué)性能如下表6：
表6奧氏體不銹鋼埋弧焊絲2在焊接狀態(tài)下的力學(xué)性能
從表5可以觀察到奧氏體不銹鋼埋弧焊絲2，其熔敷金屬2化學(xué)組分穩(wěn)定；從表6可以看到奧氏體不銹鋼埋弧焊絲2在焊接狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度為615MPa，延伸率為37％，-196℃沖擊為42.5J，4T彎曲合格，因此其焊接接頭在做彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)不易選擇性變形。
實(shí)施例3，
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，一種奧氏體不銹鋼埋弧焊絲，包括埋弧焊絲和熔敷金屬，本實(shí)施例中的埋弧焊絲被標(biāo)記為埋弧焊絲3，埋弧焊絲3化學(xué)組分的具體重量百分比如下表7：
表7埋弧焊絲3的化學(xué)組分重量百分比(％)
所述埋弧焊絲3化學(xué)組分的重量百分比之和為100％，剩余量為Fe。
本實(shí)施例中的熔敷金屬被標(biāo)記為熔敷金屬3，熔敷金屬3的化學(xué)組分具體重量百分比如下表8：
表8熔敷金屬3的化學(xué)組分具體重量百分比(％)
所述熔敷金屬3化學(xué)組分的重量百分比之和為100％，剩余量為Fe。
本實(shí)施例的奧氏體不銹鋼埋弧焊絲3在焊接狀態(tài)下的力學(xué)性能如下表9：
表9奧氏體不銹鋼埋弧焊絲3在焊接狀態(tài)下的力學(xué)性能
從表8可以觀察到奧氏體不銹鋼埋弧焊絲3，其熔敷金屬3化學(xué)組分穩(wěn)定；從表9可以看到奧氏體不銹鋼埋弧焊絲3在焊接狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度為630MPa，延伸率為36％，-196℃沖擊為38.5J，4T彎曲合格，因此其焊接接頭在做彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)不易選擇性變形。
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(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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。