[发明专利]一种用于海洋工程的耐腐蚀高强度的E690钢用焊接材料

说明书

本发明提供一种用于海洋工程的耐腐蚀高强度的E690钢用焊接材料，选择与E690钢材料相匹配的气保焊丝，在特定保护气体下焊接，气保焊丝按质量百分比计，其化学成分为：C≤0.09％、Si0.40‑0.70％、Mn1.25‑1.80％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr≤0.40、Ni 0.75‑1.00％、Mo 0.20‑0.55％、O≤0.005％、N≤0.010％。该气保焊丝用于E690钢的焊接，焊接时采用80％Ar和20％CO₂的混合气体作为保护气体。焊接后解决现有E690钢用焊接材料的抗腐蚀性能、抗裂性能及扩散氢、熔敷金属断裂韧性、熔敷金属强度等综合指标不能满足现有发展需求的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种焊接材料，具体涉及一种用于海洋工程的耐腐蚀高强度的E690钢用焊接材料。

背景技术

我国的钢铁企业中，很早就开发出了海洋平台用E690钢，其50mm以上特厚板在国内市场的占有率一直在30％以上。钢板强度、抗冲击韧性、耐候及耐海水腐蚀性能也己达到海洋工程要求。海洋钢结构的服役环境既复杂又严酷，对于海洋平台用高强钢来说，由于其特殊的作业场所，工作环境苛刻、服役周期长，长期服役于海水、海洋大气、干湿交替等复杂苛刻的强腐蚀性环境中；除承受自身重力载荷外，还要经受风浪、洋流、地震、台风、低温等恶劣自然环境的考验。海洋工程由于体型庞大、结构复杂，焊接部位较多，焊接接头及热影响区由于发生组织劣化、晶粒粗大，材料组织结构、物化性能及电化学性能与母材形成较大差异，易发生点蚀、电偶腐蚀以及应力腐蚀，且焊接处存在焊接残余应力，因而在这些材料因素、环境因素和力学因素的综合作用下，海洋用高强钢，特别是焊接接头处，极易发生腐蚀和应力腐蚀开裂(SCC)等问题，以往研究也表明高强钢焊接接头是材料最脆弱、应力腐蚀敏感性最高的部位。

自升式钻井平台桩腿的齿条及半弦管采用性能优良的690MPa级高强钢厚板焊接。自升式钻井平台用E690钢是一种超细晶粒、高均性、超洁净度的低合金高强钢,在生产过程中通过冶金处理和各种强化途径使钢材获得较高的强度及强韧性,但在焊接过程中存在冷裂纹敏感性大、焊接热影响区软化、韧性下降等问题，其焊接材料和焊接工艺是钻井平台制造的关键。目前国内关键海工用钢质量性能在产品规格、力学性能指标、焊接性能指标及成分设计上都与国外产品差距较大。目前还没有成熟产品应用。主要问题是冲击韧性不高；另外扩散氢的控制也是难点，和良好的工艺性能要求相矛盾。E690钢配套焊材既要求高强高韧、低的扩散氢含量，又要有良好的焊接工艺性能，研制难度较大。

因此如何研制得到海洋工程E690钢相关及配套的高强高韧气保焊焊丝，该焊接材料不仅能满足深海钻井平台自主创新的焊接需求，提高海工装备制造行业水平，而且还能使焊接后的力学性能，熔敷金属裂纹尖端张开位移(断裂韧性)，熔敷金属扩散氢等均能达到更高的要求，这是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于海洋工程的耐腐蚀高强度的E690钢用焊接材料，解决现有E690钢用焊接材料的抗腐蚀性能、抗裂性能及扩散氢、熔敷金属断裂韧性、熔敷金属强度等综合指标不能满足现有发展需求的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

选择与E690钢材料相匹配的气保焊丝，在特定保护气氛下焊接，焊接后可以大幅度提高熔敷金属的力学性能、显著降低熔敷金属扩散氢含量，取得优异的综合性能。

本发明提供了一种气保焊丝，按重量百分比计，其化学成分为：C≤0.09％、Si0.40～0.70％、Mn1.25～1.80％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr≤0.40、Ni 0.75～1.00％、Mo0.20～0.55％、O≤0.005％、N≤0.010％，余量为铁。

为保证低温韧性，现用焊接材料的Ni含量均大于1％，而本发明开发出熔敷金属Ni含量小于1％的，使熔敷金属强度和低温韧性满足设计要求，能满足NACE标准的要求，而且成本大大降低。