[发明专利]一种可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料

说明书

本发明公开了一种可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料，包括埋弧焊丝与焊剂。本发明焊丝采用针对性冶炼的高品质低C、低Si、中Mn‑Ni‑Mo‑Cr、含Cu、微Ti、V合金钢芯线，搭配本发明的铝氟碱型焊剂，添加微量合金元素，熔敷金属为低C、低Si、中Mn‑Ni‑Mo‑Cr、含Cu、微Ti、V合金体系。本发明埋弧焊用焊接材料在焊态和580±20℃×2‑4h热处理后，焊缝金属仍具有高强度和高韧性，焊态和热处理态焊缝金属均满足，屈服强度≥690MPa，抗拉强度≥800MPa，‑50℃冲击≥80J，能用于800MPa级超高强度压力容器的建造。

技术领域

本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料。

背景技术

低合金高强度钢(HSLA)的研制与开发，在材料科学的发展历程中具有极其重要的意义。HSLA钢是为适应大型工程构件减轻结构重量、提高使用可靠性及节约钢材的需求而发展起来的。在当今能源短缺、资源匮乏的大时代背景下，HSLA钢作为一种高效材料，以其较低的成本和优良的性能显示了强大的发展潜能，在海洋平台、船舶、桥梁、机械装备、储罐等领域已经得到了广泛的应用，HSLA钢的强度级别也在不断提升，800MPa系列高强钢板市场使用量逐渐增多。

近年来，随着我国能源、石油、化工等工业产业的迅速发展高强度、高韧性压力容器用钢近年取得了长足的发展。石化、氢能等相关产品的储存关乎国家能源安全，有着重要的、不可替代的作用。我国储罐罐体日益向大型化方向发展，不同于高强度桥梁、钢结构，压力容器是一种能够承受压力的密闭容器，因使用过程中要承受各种复杂的情况，压力容器对安全性和可靠性提出了极高的要求。因此，对焊接接头的可靠性也要求极高，故配套焊材的质量必须保证。对于压力容器的焊接，若采用800MPa强度级别的材料，其强度、韧性和焊接难度将大幅提高，焊接结构的安全可靠性是一大难点。

大型压力容器、储罐因工件大、壁厚、拘束应力也大，且制造过程为了提高生产效率，还需要进行大线能量焊接，从而导致更大的残余应力，危害焊接结构服役的安全性与可靠性，必须要通过热处理来消除和缓解。研究表明，低合金钢焊缝金属随着板厚增加，热处理时间也需延长。但，在450℃-650℃进行高温回火时保温时间延长容易造成高温回火脆性，主要原因是随着保温时间延长，会伴随金相组织的长大粗化、析出物长大以及成分偏析，最终导致焊缝金属力学性能变差。强度等级越高，则热处理后焊缝金属韧性劣化越显著。国内目前可提供部分可热处理的焊接材料，热处理制度通常为500℃～650℃×1-2h，且材料强度等级较低(一般在650MPa以下)，暂无针对800Mpa级钢可热处理的配套埋弧用焊接材料。

此外，高强度钢还存在屈强比高(达到0.90以上)等技术难题，一直困扰高强度压力容器的设计和施工。随着强度的升高，焊缝金属屈强比不断升高，高屈强比对焊接结构的安全性和可靠性不利，当屈服强度达到690MPa，抗拉强度高于800MPa时，屈强比高达0.90-0.95，严重制约了800MPa级别压力容器用钢的设计和应用。且其在热处理后，韧性急剧下降，随着板厚的增加，热处理时间相应延长，韧性劣化愈加明显。急需开发可热处理且低屈强比的高韧性焊材，以满足800MPa级高强度压力容器的建设要求。

因此，设计研发可热处理的800MPa级压力容器钢用配套焊材，满足市场需求，降低制造成本和提高建造效率，具有十分重大的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料，相比于传统焊条焊接，具有焊接效率高、品质可靠稳定等特性，通过低C、低Si、中Mn-Ni-Mo-Cr、含Cu、微Ti、V合金成分设计体系，使本发明埋弧焊用焊接材料在焊态和580±20℃×2-4h热处理后，焊缝金属仍具有高强度和高韧性，能用于800MPa级超高强度压力容器的建造，特别适用于大型储罐底板平焊和环缝横焊的高效率焊接。