[发明专利]提高低合金高强钢焊接接头低温韧性的碱性无缝药芯焊丝

说明书

本发明公开了提高低合金高强钢焊接接头低温韧性的碱性无缝药芯焊丝，无缝药芯焊丝由低碳钢外皮和药芯粉组成，所示药芯粉质量占无缝药芯焊丝总重量的15%，所述药芯粉包括如下按质量百分比计的化学成分：TiO₂ 0.1~0.4%，MgO 0.05~0.3%，CaF₂ 3.5~4%，Si 0.1~1.0%，Mn 0.5~2.3%，Ni 2.6~3.8%，Mg 0.2~1.2%，Ti 0.01~0.2%，B 0.001~0.015%，Mo 0.05~0.5%%，Zr 0.04~0.15%，其余为Fe，以上化学成分质量百分比之和为15%。该无缝药芯焊丝具有优良的全位置焊接工艺性、超低扩散氢含量和优良的低温CTOD性能。

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，具体的说是提高低合金高强钢焊接接头低温韧性的碱性无缝药芯焊丝。

背景技术

随着高端装备制造业的发展，对发展优质焊材提出了迫切的需求，船舶及海洋工程逐渐向深水化、大型化发展，服务环境更加恶劣，结构形式更为复杂，对焊接质量的要求更为严苛，因此对船舶及海洋工程用低合金高强钢的焊缝强度、耐腐蚀性、冲击韧性和抗裂性要求越来越高，且焊接接头必须兼备高强度和高韧性，特别是在极地服役的船舶及装备的焊接接头处必须同时具有良好的低温韧性。

焊接接头裂纹尖端位移CTOD值的大小反映了裂纹尖端材料抵抗开裂的能力，是一种有效的焊接接头低温韧性评价手段，同时CTOD值满足要求，则焊接接头可以免除焊后热处理步骤，因此，用CTOD试验不仅能进行韧度的评估还可以缩短生产周期，创造巨大的经济效益。

无缝药芯焊丝作为一种高效焊接材料，其在高端船舶及海洋工程结构焊接中的应用越来越多，其中，金红石型无缝药芯焊丝具有良好的焊接工艺性，可实现全位置焊接，但其焊丝力学性能不稳定，不能满足低温CTOD的测试要求，扩散氢含量偏高等弊端依然无法消除；而采用碱性渣系无缝药芯焊丝虽然扩散氢含量、焊缝抗裂性以及力学性能有所保证，然而其全位置焊接性较差，对焊工技术操作提出了很高的要求，对生产效率有一定影响。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供能够提高低合金高强钢焊接接头低温韧性的碱性无缝药芯焊丝，该无缝药芯焊丝具有优良的全位置焊接工艺性、超低扩散氢含量和优良的低温CTOD性能。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

提高低合金高强钢焊接接头低温韧性的碱性无缝药芯焊丝，无缝药芯焊丝由低碳钢外皮和药芯粉组成，所示药芯粉质量占无缝药芯焊丝总质量的15％，所述药芯粉包括如下按质量百分比计的化学成分：TiO₂0.1～0.4％，MgO 0.05～0.3％，CaF₂3.5～4％，Si 0.1～1.0％，Mn 0.5～2.3％，Ni 2.6～3.8％，Mg0.2～1.2％，Ti 0.01～0.2％，B 0.001～0.015％，Mo 0.05～0.5％％，Zr0.04～0.15％，其余为Fe，以上化学成分质量百分比之和为15％。

进一步地，TiO₂以金红石的形式加入，金红石的颗粒粒度为60～320目，金红石的成分为：TiO₂≥96％，Al₂O₃1.5％，P0.01％。

进一步地，MgO以镁砂的形式加入，镁砂的颗粒粒度为80～400目，镁砂的成分为：MgO≥93％，SiO₂3.5％，P0.01％，S0.01％。

进一步地，CaF₂以萤石的形式加入，萤石的成分为：CaF₂≥95％，SiO21.0％，P0.01％，S0.01％。

进一步地，Si以硅粉的形式加入，硅粉的成分为：Si≥97％。

进一步地，Mn以电解金属锰的形式加入，电解金属锰的成分为：Mn≥99.88％，C0.02％，P0.02％，S0.02％。