[发明专利]高强度电焊条

说明书

优先权

本申请是2006年2月21日提交的美国专利申请No.11/357,862的后续部分，该申请的全部公开通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及电弧焊技术，尤其涉及用于在工件上沉积金属的焊钢焊条的新型气体保护金属极电弧焊(SMAW)，并涉及在其成分中具有少量铬的高强度SMAW焊条，其中该电弧焊具有在85ksi到125ksi的一般范围内的抗屈强度、而且抗屈强度对沉积熔融金属的冷却速率具有降低的灵敏度。

背景技术

在许多军用与一些商用中，SMAW焊条以生成高抗屈强度的的方式执行焊接。这些应用中所使用的焊条必须生成在85ksi到125ksi的一般范围内的抗屈强度。为了达到这种高抗屈强度，电焊条的涂层必须含有诸如镍、锰和钼的相当量的合金添加剂。对于任意给定合金，抗屈和抗张强度都取决于冷却速率，因为冷却速率与特定钢合金的连续冷却转变曲线(CCT)相关。金属焊珠的强度和冷却速率灵敏度都与成分、钢的碳含量以及熔融和固化的焊接金属的实际冷却速率相关。已了解到：冷却速率根据工件的厚度和预热、以及气体保护金属极电弧焊工艺中所使用的电能量急剧变化。期望最小化抗屈强度对不同冷却速率的灵敏度，同时保持焊接金属的合金成分，从而可在合成焊接中确保在85ksi到125ksi范围内的高抗屈强度。因此，需要制造最小化冷却速率灵敏度的电焊条，从而合成焊接落在用于极高冷却速率和极低冷却速率两者的高抗屈强度规范内。

另外，当前用于焊接高强度钢的所有高强度焊条都将铬(Cr)添加到焊条成分中以增加焊接的抗张和抗屈强度。然而，因为Cr被添加到焊条成分中，所以在焊接期间，Cr作为烟气排出。这些铬排放物可能是有害的，因而导致职业安全与保健管理总署(OSHA)和美国焊接协会(AWS)命令限制焊接烟气中存在的六价铬的量。因此，需要能被用来生成未将Cr添加到焊条成分中的高强度电焊条。

发明内容

在本申请中所讨论了的本发明的两个方面，第一方面涉及最小化抗屈强度对冷却速率的灵敏度、同时获得高抗屈强度焊接金属沉积的气体保护金属极电弧焊焊条，而第二方面涉及并非有意将Cr添加到焊条成分中从而导致具有高强度的低Cr焊接沉淀。

以下讨论涉及本申请中所讨论的本发明的第一方面。

在最小化合成焊接金属的冷却速率灵敏度的同时，焊条仍在最终抗屈强度上满足军用规范。因而，焊条落在可适用的军用规范内，并使用新型合金组成。这种组成在焊接金属沉积中生成最低可能的碳当量，同时在使用新型焊条以用生成低冷却速率的焊接参数在工件上焊接时，仍满足最小强度要求。这种焊接操作导致在工件相对薄时，板被加热到诸如约为300的高层间温度。这种焊接具有低冷却速率。新型焊条仍生成具有在85ksi到125ksi的规范范围内的抗屈强度的焊接金属。因而，甚至在为焊接金属固有地提供最小抗屈强度的低冷却温度下，使用当前焊条的合成焊接金属也落在期望强度范围内。因此，本发明的新型焊条允许以低冷却速率焊接，因为焊条的冷却速率灵敏度得到最小化。在一类似方式中，当使用了高冷却速率时，新型焊条仍实现高抗屈强度，但并非为极高的抗屈强度。因而，本发明涉及不管由高温造成低冷却速率、还是使用高能量以及小于在低温下用于焊接寒冷工件的最大抗屈强度来焊接薄工件而由此导致高冷却速率，都可获得至少最小抗屈强度的新型焊条。