[发明专利]一种极地船舶钢用高强高韧埋弧焊丝及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种极地船舶钢用高强高韧埋弧焊丝及其使用方法。

背景技术

用于极地船舶建造的低温钢，因为应用在低温寒冷海域，海洋环境复杂多变，要经受超低温、冰雪磨蚀、低温风浪碰撞、强烈的海洋风暴及冻土碰撞等带来的诸多挑战，对船舶用低温钢的设计、选材和建造加工等提出了更高的要求。极地船舶用低温钢要求具有优良的极寒低温综合性能，其结构材料不仅具有高的强度、良好的塑性，而且还要求在-60℃、-80℃下具有优异的冲击韧性，特别是在极地海域严寒至-60℃的超低温环境下钢板的断裂韧性要求良好，焊接性能优异。极地船舶船体结构的安全性要求非常高，极地船舶钢的强度高，对钢板的低温韧性要求非常高，进而要求采用的埋弧焊丝和焊剂匹配焊接的焊缝也要求具有高强、高韧的特性。

低温钢用焊接材料在国内的应用也越来越广泛，焊材的用量与日俱增。在某些重要大型构件连接时，一般会采用埋弧焊，因为埋弧焊不但效率较高，而且焊接质量好。但目前真正是国内焊接厂商生产的高强度低温钢用埋弧焊材是很有限的，很多这类焊材都是靠国外进口。目前在重要的高技术船舶及海工装备制造中所使用的埋弧焊丝基本上都是国外知名品牌，国产焊丝因低温韧性，尤其是断裂韧性值不稳定而被拒之门外。以往对适用于管线钢、建筑用钢、桥梁用钢和压力容器用钢的埋弧焊丝研究较多，包括专利公开号为CN1701904A的新型微合金化结构钢用H06C系列埋弧焊丝、专利公开号为CN101342645A的高等级管线钢用高强度高韧性高速焊埋弧焊丝、专利公开号为CN1200317A的低合金高强度高韧性埋弧焊丝、专利公开号为CN1919524A的低合金超高强度钢用高韧性埋弧焊丝和专利公开号为CN1343544A的压力容器焊接用高强度高韧性埋弧焊丝等等，它们的合金系基本上属于Si-Mn-Mo-Ti-B和Si-Mn-Ni-Mo系，由于焊丝中Ni含量较低，一般小于1.5％，虽然通过Ti-B微合金化，可通过细化晶粒在一定程度改善韧性，但焊缝金属低温冲击韧性大多只能满足-40℃的要求，对于海工装备焊接所需要的断裂韧性指标，都没有确切的数据，难以在极地超低温环境船舶上应用。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术的不足与问题，提供了一种极地船舶钢用高强高韧埋弧焊丝，与极地船舶用40kg级超低温钢相匹配的高强高韧埋弧焊丝，该焊丝与碱性焊剂匹配时能够获得适应极地船舶极寒低温钢焊接接头要求的焊缝，其抗拉强度大于510MPa，焊缝金属-60℃冲击功大于100J。

为达到上述目的，本发明提供了一种极地船舶钢用高强高韧埋弧焊丝，该埋弧焊丝的化学成分按重量百分比计为：C 0.02～0.13％；Si 0.60～1.2％；Mn 0.40～1.00％；Cr 0.30～1.00％；Ni 0.40～1.00％；P＜0.010％；S＜0.005％；Ti 0.01～0.10％；Mo＜0.60％；Cu 0.10～0.80％；Al 0.01～0.06％；Nb 0.003～0.06％，V 0～0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，该埋弧焊丝的化学成分按重量百分比计为：：C 0.024％；Si 1.13％；Mn 1.00％；Cr 0.69％；Ni 0.40％；P 0.006％；S 0.0039％；Ti 0.013％；Mo 0.54％；Cu 0.12％；Al 0.013％；Nb 0.0058％，V 0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，该埋弧焊丝的化学成分按重量百分比计为：：C 0.038％；Si 1.07％；Mn 0.96％；Cr 0.32％；Ni 0.42％；P 0.007％；S 0.0045％；Ti 0.021％；Mo 0.38％；Cu 0.34％；Al 0.024％；Nb 0.039％，V 0.016％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，该埋弧焊丝的化学成分按重量百分比计为：：C 0.043％；Si 0.88％；Mn 0.89％；Cr 0.55％；Ni 0.56％；P 0.007％；S 0.0037％；Ti 0.024％；Mo 0.05％；Cu 0.42％；Al 0.029％；Nb 0.012％，V 0.023％，其余为Fe和不可避免的杂质。