[发明专利]一种高强度高韧性埋弧焊丝

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料领域。适用于Q690级钢材的焊接，具有高的屈服强度、抗拉强度和具有优异的低温冲击韧性。

背景技术

随着结构钢向高强度级别方向发展，Q690强度级别低合金高强度钢在工程机械、港口机械、海洋工程等领域的应用越来越多。基于钢结构安全因素要求焊缝同时具有高的屈服强度、抗拉强度及优异的低温韧性，但要同时要求减轻设备自身重量，因此低合金高强度钢被越来越多的应用于钢结构、工程机械制造领域。以前钢结构、工程机制造企业采用的焊接材料只能满足Q490、Q590强度级别低合金钢的焊接，随着Q690强度级别低合金高强度应用愈来愈多，急需开发一种高强度高韧性的埋弧焊丝。本发明埋弧焊丝具有高强度、高韧性的特点。

发明内容

本发明的目的是提出一种成份设计合理，具有高强度、高冲击韧性的埋弧焊丝。根据本发明的目的，我们所提出的组成高强度、高韧性埋弧焊丝的化学成份(重量％)为：C≤0.12％；Mn 1.40-1.90％；Si 0.20-0.60％；S≤0.015％；P≤0.020％；Cr≤0.60％；Ni 1.80-2.80％；Mo0.25-0.65％；Cu≤0.25％；另外添加适量Ti、B微量元素，其余为Fe。在本发明埋弧焊丝化学成份中，我们对各化学元素的限定理由分别叙述如下：在本发明埋弧焊丝的成份中，碳有提高熔敷金属强度的效果，同时对降低其韧性和抗裂性能都有明显的作用，为提高韧性和改善抗裂性能，碳的含量应尽可能低些。但是，埋弧焊接过程中碳元素有较大的烧损，所以，为保证适当的强度及尽可能降低碳对韧性及抗裂性能影响，碳含量限制在≤0.12％。在本发明中加入锰是因为其具有良好的脱氧及脱硫，同时能有效提高熔敷金属的强度，当熔敷金属中锰含量低于1％时，熔敷金属强度达不到要求，同时也不利于防止焊接热裂纹的产生；当熔敷金属锰含量大于1.6％时，韧性会降低.考虑埋弧焊丝焊接过程锰元素烧损较大烧损的因素，因此焊丝成份中锰含量限制在1.4-1.9％，以保证在焊接时熔敷金属中锰含量在1-1.6％范围，充分发挥锰提高强度及提高抗裂性的作用.硅是焊接过程中有效的脱氧元素，当熔敷金属中硅含量小于0.1％时，不可能充分的脱氧，使焊缝产生气孔等焊接缺陷；当熔敷金属中硅含量超过0.6％时，则对焊缝的低温韧性有损害，所以在焊丝成份中硅含量限制在0.2-0.6％，以保证熔敷金属中硅含量控制在0.1-0.6％范围.在本发明焊丝成份中加入镍可通过细化a相的晶粒来提高熔敷金属的韧性，降低其脆性转变温度，当含量小于1.8％时，低温冲击功不能达到高强度钢的要求，但镍含量大于3.8％时，热裂纹敏感性则会增大，因此焊丝镍含量限制在1.8-2.8％.铬是碳化物形成元素，对提高强度有明显作用，但对低温韧性也有明显的不良影响，因引要获得理想的低温韧性，因此焊丝铬含量应控制在0.6％以下.钼在提高强度的同时对低温韧性没有明显的不良影响，但钼含量高于1.2％时，会对材料的韧性不利因此，为达到所要求的强度，焊丝钼含量控制在0.25-0.65％.钛是强烈的脱氧元素，它与氮有很强的亲合力，所形成的TiN质点可作为晶核，促进针状铁素体的生成，具有细化组织提高韧性的效果，因此焊丝中添加适量的钛.在本发明中铜主要作为增加焊丝防锈性和导电性，限制在≤0.25％.在本发明焊丝中的硫、磷都属于对熔敷金属的韧性有很大危害的元素，应该尽量降低.其余为铁.本发明的高强度、高韧性焊丝制造技术与现有技术相同。按本发明焊丝的合金成份进行冶炼并铸成钢锭，再经锻造、扎制盘条、拔丝成相应尺寸的焊丝后镀铜抛光，最后分卷包装成产品。

采用本发明的焊丝具有成份设计简单、合理、成本低，配合SJ606焊剂施焊，能获得高强度、高韧性的焊缝，经实践证明本发明焊丝在17-20KJ/cm线能量条件下施焊，熔敷金属具有优良的综合力学性能，其抗拉强度大于760MPa；屈服强度大于690MPa；在-40℃的冲击功大于69J。

具体实施方式

采用本发明实施例的埋弧焊丝，通过与SJ606焊剂配合施焊得到时具有优良综合力学性能的熔敷金属。我们按设定的焊丝成份要求钢厂提供6.5mm热轧盘条，我公司最后经过拉拔镀铜制成4.0mm埋弧焊丝.焊丝化学成份均列入表1.焊丝的制备是在现有设备及技术条件下制成.焊接用试板为Q690，厚度为20mm；焊接坡口尺寸、取样位置及试验方法等均按国标GB/T 12470执行。试验结果均列入表2。

表1