[发明专利]一种海洋工程用吉帕级低温高韧熔化极气体保护焊焊材及其应用

说明书

本发明公开了一种海洋工程用吉帕级低温高韧熔化极气体保护焊焊材及其应用，属于焊接技术领域。该焊材化学成分为（wt.%）：C：0.09‑0.14%、Cr：0.20%、Ni：5.0‑6.0%、Mo：0.40%、Mn：1.00‑1.30%、Si：0.30‑0.50%、V：0.18‑0.25%、P≤0.01%、S≤0.01%，余量为铁及不可避免的杂质。本发明焊材适用于超高强度级别海洋工程结构件的焊接，焊接时，飞溅小，电弧稳定，工艺性能好。本发明开发的高强且低温高韧熔化极气体保护焊焊材能够得到符合要求性能的熔敷金属。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种海洋工程用吉帕级低温高韧熔化极气体保护焊焊材及其应用，该焊材应用于超高强度级别海洋工程结构件的焊接。

背景技术

辽阔的海洋蕴藏着极其丰富的资源，在当今资源供应日益紧张的情况下，开发利用海洋中的丰富资源对于我国的经济发展有着重要的意义。海洋工程是海洋资源开发工程中的标志性装备，钢铁材料因其显著的性价比优势，是制造海洋工程装备最重要且不可替代的材料。海洋工程作为超大的焊接钢结构，60%～90%是高强钢，因此，高强钢焊接接头的可靠性是保证海洋装备安全的关键因素。

海洋工程装备所处环境恶劣，除承受重力载荷外，还要考虑到风载荷、波浪载荷、海流载荷、地震载荷等影响。同时，随着资源开采由浅海向深海区域、极地高寒区域发展，海洋工程装备的服役环境更为严苛，要求海洋工程用钢除具有高强度性能外，还需具有优良的低温韧性。精炼技术、微合金化技术、控轧控冷技术和形变热处理技术的推广应用，使得海洋工程用钢性能不断提高，已能制备出满足低温应用的吉帕级海洋工程用钢。从焊接接头的性能要求、焊接的难易程度和经济性等因素进行综合考量，对于大尺寸海洋工程用钢焊接件的生产，熔化极气体保护焊较为适宜。但由于熔敷金属粗大的铸态组织和工艺的限制，加大了配套焊接材料研制的难度，现有的熔化极气体保护焊焊接材料中能保证焊缝金属屈服强度大于950MPa、抗拉强度大于1000MPa，但难于同时实现-60℃冲击功大于40J的目标，很难满足海洋工程的焊接要求，制约了新型吉帕级海洋工程用钢的推广和应用。我国公开的“一种1000MPa级工程机械用高强度气体保护实心焊丝”(CN106392373A)发明专利中，熔敷金属拉伸性能虽然可以达到吉帕级，但-60℃冲击功难以达到40J；“用于1000MPa级工程机械用钢的高强韧实芯焊丝”(CN102626836A)专利技术中，熔敷金属屈服强度小于900MPa，同时-60℃冲击功难以达到40J；“一种1000MPa高强钢焊接用气保护实心焊丝及其制备与焊接方法”(CN106312372A)专利技术中，熔敷金属拉伸性能虽然可以达到吉帕级，但-60℃冲击功难以达到40J。以上专利技术提供的数据表明，熔敷金属拉伸性能较为容易达到吉帕级，但其-60℃低温韧性难以改善。因此，亟待研发出一种海洋工程用吉帕级低温高韧熔化极气体保护焊焊材，促进我国海洋工程产业的快速发展。

发明内容

为了解决吉帕级海洋工程用钢无配套使用的高强且低温下具有高韧性的焊材问题，本发明的目的在于提供一种海洋工程用吉帕级低温高韧熔化极气体保护焊焊材及其应用，该焊材适用于超高强度级别海洋工程结构件的焊接。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种吉帕级低温高韧熔化极气体保护焊焊材，按重量百分比计，该焊材的化学成分如下：

C：0.09-0.14%、Cr：0.20%、Ni：5.0-6.0%、Mo：0.40%、Mn：1.00-1.30%、Si：0.30-0.50%、V：0.18-0.25%、P≤0.01%、S≤0.01%，余量为铁及不可避免的杂质。

在本发明中，C元素是该焊材中最重要元素之一，具有固溶强化的效果，较高C含量促进马氏体和贝氏体复合组织的形成，从而提高熔敷金属的基体强度，但过高的C含量容易导致熔敷金属出现冷裂纹。本发明焊丝C含量控制范围为0.09-0.14%。