[发明专利]一种船舶及海洋工程用钢EH500配套药芯焊丝

说明书

本发明属于焊接材料技术领域，特别涉及一种船舶及海洋工程用钢EH500配套药芯焊丝。药芯焊丝由低碳冷轧钢带包裹药芯粉制成，药芯粉占焊丝总质量的20%~35%。药芯成分及用量按质量百分比计为：纳米Ti 2.5%~4.5%，纳米石墨烯0.5%~1.0%，FMW8雾化镁粉0.5%~1.0%，FLPN20.0氮气雾化铝粉0.6%~1.2%，Mo 2.0%~3.0%，Ni 2.0%~3.5%，SiF₄粉3.0%~4.5%，余量为FHT100·25还原铁粉。

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，更具体的是涉及一种船舶及海洋工程用钢EH500配套药芯焊丝。

技术背景

药芯焊丝也称为管状焊丝，可以通过调整药粉的合金成分种类和比例，很方便地设计出各种不同用途的焊接材料，药芯焊丝要与母材相匹配，其化学成分、强度、韧性等对于焊接后的效果影响非常显著。

船舶及海洋工程用钢在焊接过程中需要使用低温焊接材料，尤其是需要材料具有较高的低温冲击韧性。随着海洋石油、天然气的开采日益增加，并且开采地区由过去的浅海温暖地区扩大到深海寒冷地区，海洋结构件将大量使用低温钢，因此对屈服强度500MPa的钢的焊接提出了更高更严的要求。在这种情况下，研究开发船舶及海洋工程用钢EH500配套药芯焊丝是科技工作者的当务之急。

中国专利CN101450426B公开了一种低温钢药芯焊丝，具有优良的低温冲击韧性。但其药芯配方中添加了5%~6%的中碳锰铁和14%~18%的硅锰合金，根据国家标准GB/T3795－2014《锰铁》的规定，其中至少含有75%的Mn和1.0%的C，国家标准GB/T 4008－2008《锰硅合金》规定至少含有60%的Mn，这样会造成最终溶入熔敷金属的Mn和C的含量过高，过量的Mn会形成MnS夹杂，过量的碳也会降低冲击韧性。

中国专利CN104400250B公开了一种低温钢药芯焊丝，但其满足的是屈服强度460MPa级钢的要求，而且其成分中添加了氧化铝作为造渣剂，焊接过程中电弧的热输入是移动的，并不能使氧化铝全部熔化分解，也不会全部形成熔渣，部分氧化铝会作为硬质相夹杂存留在熔敷金属中，势必造成冲击韧性的下降。而且药芯中的低碳锰铁也容易造成Mn元素含量过高，降低熔敷金属的低温冲击韧性。

中国专利CN103692110A公开了一种海洋工程用气保护药芯焊丝，其熔敷金属的屈服强度达到了375MPa，属于一般强度和较高强度级船舶及海洋工程用钢，无法满足用量更多的超高强度级钢的焊接要求。另外该专利在说明书摘要和说明书中对低温冲击吸收功的测试温度叙述不统一（说明书摘要中为－20℃，说明书中为－40℃），无法确定其低温冲击吸收能量值是否符合要求。

中国专利CN104708227B公开了一种1Ni9低温钢用自保护药芯焊丝及其制备方法，其药芯中Mn的含量较高（5%~7%），加上外层钢带中的Mn，最后进入熔敷金属中的Mn元素含量过高，这样会产生大尺寸的MnS夹杂，对提高低温冲击韧性极为不利，另外其制备工艺复杂，需要对药粉中各种成分按用量配好后用水玻璃粘结，烧结，碾碎，过筛，增大了制造难度。

在焊接材料熔敷金属强化过程中，可选择很多元素作为强化元素提高抗拉强度和屈服强度，但通常随着强度的增大，低温冲击韧性则会降低。若采用C作为主要强化元素，则其含量不宜过高，否则随着C含量的增大将显著提高焊缝低温开裂风险，而C含量过低则强度无法保证；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，降低其低温冲击韧性；Nb、V作为微量强化元素，在熔敷金属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

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种船舶及海洋工程用钢EH500配套药芯焊丝，该药芯焊丝的熔敷金属化学成分、熔敷金属力学性能可以满足船舶及海洋工程用钢EH500的焊接要求。