[发明专利]具有耐候性能的高强度高韧性埋弧自动焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料焊接用的埋弧自动焊丝材料，尤其适用于焊接高强度高韧性且具有高耐候性能要求的钢种的埋弧自动焊焊丝。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展，铁路运输行业已进入高速发展时期。近年来，铁道线路先后进行了六次大面积提速，初步形成了“四纵两横”的提速网络。为进一步满足铁道部提速减重以及跨海大桥、海洋舰船、石油管线、工程机械等新钢种重点工程焊接材料配套需求，将普遍采用高耐候性、高强度、高韧性的新一代焊接结构用钢。这些钢中含有Cu、Cr、Ni、Ti、RE、Mn等微合金元素提高钢种的耐大气腐蚀性能，新一代耐候钢种的强度级别为500-600MPa。对焊接接头的性能提出了更高的要求，焊接接头必须具有与基材相当的强韧性及耐候性能。现有焊丝国家标准中没有耐候钢埋弧焊丝，原铁道部部标TB/T2374-1999的技术要求WER44-8(III)埋弧焊丝强度级别为440MPa，远不能需足铁路提速减重、跨海大桥、海洋船舶、石油管线、工程机械等高级别新钢种重点工程焊接材料配套需求。随着高级别新钢种的强度、韧性和耐候性能的不断提高，其焊缝韧性、耐候性与基材相比差距较大，高强度耐候系列焊接材料每年大量进口，无法满足国内重点工程需求。中国专利00114334.4，其合金体系为Ni-Mo-Ti，虽然满足了高抗拉强度级别600-700MPa的需要，但不足是只适合于制造压力容器的低合金钢板的焊接，尤其不具有耐候性，并且由于含有Mo，其目前价格很昂贵，使得生产成本较高。中国专利97104393.0，其合金体系为Ni-Ti-B，其适合于大线能量的焊接，对焊坡口有较强的适应性，但其不足仍是不具有耐候性，不适用于我国铁路提速减重、跨海大桥、工程机械、石油化工、海洋船舶等行业对耐大气腐蚀性能而开发的耐候系列钢种所需要匹配的具有耐候性能的埋弧焊接材料需求，迫切需要开发新一代高耐候性高强度高韧性埋弧自动焊丝。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种具有耐候性能，且高强度高韧性、用于500MPa及以上强度级别钢种的焊接，当与碱性烧结焊剂匹配，焊后焊缝抗拉强度达到560MPa以上，-40℃焊缝冲击功达107J，-50℃焊缝冲击功达87J，接头具有强韧性匹配及抗腐蚀性能的耐候高强度高韧性埋弧自动焊丝。

实现上述目的技术内容：

为了实现上述目的，其技术措施：具有耐候性能的高强度高韧性埋弧自动焊丝，其在于焊丝的化学成分及重量百分比：C：0.05～0.12，Si：0.001～0.10，Mn：1.50～2.1，S≤0.015、P≤0.020、Ni：0.20～0.60，Cr：0.20～0.50，Cu：0.25～0.50，Ti：0.05～0.16，B：0.002～0.010，Als：0.001～0.015，余量为Fe和其它不可避免的夹杂。

其在于Ni的重量百分比为0.25～0.45。

其在于Ni的重量百分比为0.30～0.40。

其在于Cr的重量百分比为0.25～0.45。

其在于Cr的重量百分比为0.30～0.40。

其在于Ti的重量百分比为0.08～0.14。

其在于Ti的重量百分比为0.10～0.13。

其在于B的重量百分比为0.004～0.009。

其在于B的重量百分比为0.006～0.007。

其在于Als的重量百分比为0.002～0.010。

本发明焊接采用碱性烧结焊剂作为匹配焊剂，采用埋弧自动。

耐候钢焊接接头要求较高的强度和低温冲击韧性及优良的耐大气腐蚀性能。本焊丝在化学成分设计上充分考虑了这些要求，选用碱性烧结焊剂作为匹配焊剂。焊丝中C、Mn、Ni保证焊缝足够的强度，提高焊缝的韧性；适量的Cu、Cr对焊缝有强化作用，增加焊缝的耐大气腐蚀性能；微量Ti、B有利于抑制焊缝中奥氏体晶粒长大，推迟奥氏体到铁素体的转变温度，促使焊缝金属晶内针状铁素体的形成，细化二次晶粒。低S、P含量提高焊缝纯净度和性能，进一步提高焊缝耐候性能。其具体作用：

本发明焊丝中C重量百分比控制在0.05-0.12，C元素含量对焊缝的强韧性及其组织组成有较大的影响。当C含量较低时，焊缝强度较低，焊缝金属中铁素体比例较高。当C含量较高时，焊缝韧性下降，焊缝中珠光体比例增加。因此，C含量过高或过低均会影响焊缝中针状铁素体含量。

本发明焊丝中Si重量百分比控制在0.001-0.10，焊接后基材中的Si部分过渡到焊缝，焊缝中含Si量控制在0.3％以下。