[发明专利]一种620MPa级低温钢用药芯焊丝及其焊接方法

说明书

本发明提供了一种620MPa级低温钢用药芯焊丝，包括碳钢外皮和置于碳钢外皮中的药芯，所述药芯包括按质量百分比计的如下原料成分：金红石36～42％；钼铁2～5％；锆英砂2～4％；电解锰15～20％；氟化钙5～6％；铝镁合金1.5～3％；硅铁10～12％；钛铁3～5％；氟硼酸钾1.5～3％；镍粉9～10％；余量为铁粉及不可避免的杂质。该620MPa级低温钢用药芯焊丝使用CO₂保护气体焊接，具有优良的焊接工艺性能，熔敷金属和焊接接头综合性能：屈服强度≥540MPa；抗拉强度≥620MPa；伸长率≥20％；‑60℃时，Akv≥54J。

技术领域

本发明属于焊接材料制造技术领域，具体涉及一种620MPa级低温钢用药芯焊丝。

背景技术

气保护药芯焊丝因为具有良好的全位置焊接工艺性能及很高的焊接效率，在国民经济各行业得到越来越多的应用，特别是在造船、海洋工程等行业得到越来越多应用。在海洋石油钻井平台建造中需要大量使用低温高强高韧性焊接材料，尤其需要具有良好低温冲击韧性的药芯焊丝。而现有的药芯焊丝通常只能保证-40℃冲击吸收功大于47J，其低温冲击韧性不理想。

在炼钢或焊接材料熔敷金属强化理论中，可选择很多元素作为强化元素提高抗拉强度，如C、Si、Cr、Nb、V等，但通常随着抗拉强度的升高，其韧脆转变温度上升，低温冲击韧性将变差。在620MPa级药芯焊丝中，若采用C作为主要强化元素，可以保证-40℃条件下的低温冲击韧性，但-60℃条件下低温韧性难以保证，而且C过多将显著提高焊缝低温开裂风险；若采用Si、Cr等强化，随着其含量升高，在熔敷金属中很容易形成粗大的铁素体组织，其韧脆转变温度也将升高，低温冲击韧性差，不能解决-60℃条件下低温韧性问题；Nb、V作为微量强化元素，在炼钢领域应用更多，在药芯焊丝中难以使其稳定均匀化，因而强化效果稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种620MPa级低温钢用药芯焊丝，使其力学性能可满足-60℃冲击韧性要求，且强度等级达到620MPa级。

本发明的技术方案是提供了一种620MPa级低温钢用药芯焊丝，包括碳钢外皮和置于碳钢外皮中的药芯，所述药芯包括按质量百分比计的如下原料成分：金红石36～42％；钼铁2～5％；锆英砂2～4％；电解锰15～20％；氟化钙5～6％；铝镁合金1.5～3％；硅铁10～12％；钛铁3～5％；氟硼酸钾1.5～3％；镍粉9～10％；余量为铁粉及不可避免的杂质。

进一步的，所述药芯的质量占药芯焊丝总质量的13～16％。

优选的，所述药芯的质量为药芯焊丝总质量的13％，所述药芯包括按质量百分比计的如下原料成分：金红石38％；钼铁3％；锆英砂3％；电解锰17％；氟化钙6％；铝镁合金2％；硅铁11％；钛铁4％；氟硼酸钾2％；镍粉9.5％；余量为铁粉及不可避免的杂质。

优选的，所述药芯的质量为药芯焊丝总质量的14％，所述药芯包括按质量百分比计的如下原料成分：金红石40％；钼铁4％；锆英砂2％；电解锰16％；氟化钙5.5％；铝镁合金1.5％；硅铁12％；钛铁5％；氟硼酸钾3％；镍粉9％；余量为铁粉及不可避免的杂质。

优选的，所述药芯的质量为药芯焊丝总质量的14％，所述药芯包括按质量百分比计的如下原料成分：金红石38％；钼铁2％；锆英砂4％；电解锰17％；氟化钙6％；铝镁合金3％；硅铁11％；钛铁4％；氟硼酸钾2％；镍粉10％；余量为铁粉及不可避免的杂质。

优选的，所述药芯的质量为药芯焊丝总质量的16％，所述药芯包括按质量百分比计的如下原料成分：金红石36％；钼铁4％；锆英砂3％；电解锰15％；氟化钙5％；铝镁合金2％；硅铁10％；钛铁4％；氟硼酸钾2％；镍粉10％；余量为铁粉及不可避免的杂质。