專利名稱：一種大線能量焊接低合金鋼用高韌性氣體保護焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體保護焊絲技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種大線能量焊接低合金鋼用高韌性氣體 保護焊絲。
背景技術(shù)：
近三十年來，為了提高大型工程結(jié)構(gòu)的焊接效率，保證其使用的安全可靠性，焊接效率 高的單面埋弧焊、氣電焊、電渣焊等大線能量焊接技術(shù)相繼被采用，這給傳統(tǒng)的低合金高強 度鋼帶來了新的問題，即焊縫與焊接粗晶熱影響區(qū)(HAZ)的強度和韌性變差，且易產(chǎn)生焊 接冷裂紋等缺陷。因此，焊縫與HAZ韌性的改善成為低合金高強度鋼大線能量焊接研究和開 發(fā)的熱點和重點。
大線能量焊接條件下低合金高強度鋼(抗拉強度為600 9000MPa)的組織轉(zhuǎn)變行為與控 制必須充分綜合考慮母材及其焊接熱影響區(qū)組織的形成過程及其控制方法。因為大焊接熱輸 入條件下的焊縫與焊接熱影響區(qū)組織的粗化、軟化以及由此而造成的焊縫與焊接熱影響區(qū)的 脆化和接頭強度的降低是低合金高強度鋼焊接中的主要問題。
為此，國內(nèi)外對低合金高強度鋼的焊縫與焊接熱影響區(qū)組織性能特征、奧氏體晶粒長大 動力學(xué)等方面進行了大量的研究與探索，研究和設(shè)計出新的大線能量焊接條件下的焊接材料
與焊接方法。如"低合金超高強度鋼用高韌性埋弧焊絲"(CN1919524)專利技術(shù)含有Ni、 Mo 和Cu;"低合金高強鋼用高韌性氣體保護焊絲"(CN1358607)專利技術(shù)含有Cr、 Cu以及較高 Si、 Ni;"高等級管線鋼用埋弧焊焊絲材料"(CN1623719)專利技術(shù)含有稀土Ce及較高的Ni、 Mo和Cu;"氣體保護弧焊用實芯焊絲"(CN1843683)專利技術(shù)含有較高Si、 Mo和Cu;"用 于氣體保護電弧焊的實芯焊絲"(CN1880007)專利技術(shù)含有La和Se以及較高的Si。存在如下 問題
1、 焊接材料中Si含量較高，因較高含量的Si會促進M/A的形成，降低焊縫與焊接熱影響 區(qū)(HAZ)的韌性；
2、 焊接材料中含有較高的昂貴金屬Ni、 Cr、 Mo、 Cu等貴重合金元素中的一種或者一種 以上，使產(chǎn)品的成本提高；
3、 焊接材料中含有稀土元素，稀土元素為非?；顫姷脑?，不容易控制，而且容易污染 焊縫金屬，不利于焊接接頭質(zhì)量的提高。
34、焊接材料適應(yīng)的焊接熱輸入或者叫焊接線能量較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述技術(shù)缺陷，目的是提供一種化學(xué)成分簡單、成本低廉、適應(yīng)于 100-800kJ/cm的大線能量焊接工藝要求的低合金鋼用高韌性氣體保護焊絲；用該焊接材料進 行焊接的焊縫金屬抗拉強度高和韌性好。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是該焊絲的化學(xué)成分及其含量是C為0.02 0.12wt%， Mn為1.00 2.50wt0/。， Si為0.05 0.50wt% ， Ti為0.03 0.30wt%, B為0.001 0.004wt%， CrS0.5wt%, Mo^).5wt%， S^).025wt%， P^).025wt%， Ca、 Mg、 Ba中的兩種或 三種為0.03 0.3wtQ/。，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
按上述成分，采用轉(zhuǎn)爐或者電弧爐將鐵水、或廢鋼、或鐵水與廢鋼經(jīng)煉鋼后進行精煉和 調(diào)整鋼水成分，再澆鑄程成方坯，然后按常規(guī)工藝熱軋成盤條，冷拔成焊絲。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明一是在氣體保護焊接條件下，使焊縫中有較多的氧與微 合金元素Ti、 Ca、 Mg、 Ba作用形成Ti、 Ca、 Mg、 Ba的氧化物或者它們的復(fù)合氧化物質(zhì)點， 有利于焊縫中針狀鐵素體的形成，同時又可以作為奧氏體的釘扎質(zhì)點阻止奧氏體晶粒的長大， 可以形成更加細小的質(zhì)點，同時又可以與硫等雜質(zhì)進行作用，有利于凈化焊縫金屬。提高了 焊縫金屬的強度與韌性，尤其是韌性。
二是適當(dāng)提高Mn和少量的Cr含量以提高焊縫的淬透性，及添加微量的B既可以提高淬透 性又有利于形成針狀鐵素體。另由于不含有稀土元素，有利于穩(wěn)定和提高焊接接頭的質(zhì)量。
本發(fā)明具有化學(xué)成分簡單、成本低廉的特點。該焊絲采用氣體保護焊接時，焊縫金屬的 抗拉強度為650 920MPa， -40"沖擊功八|{^50>1,適合于600 900MPa級低合金高強鋼的氣體 保護電弧焊。這種實芯焊絲能實現(xiàn)熔滴穩(wěn)定過渡并得到具有低的熱裂紋敏感性和優(yōu)異韌性的 焊接接頭。利用本發(fā)明的焊接材料進行焊接，焊縫韌性好、抗拉強度高，適合作為低合金高 強度鋼在100-800kJ/cm的大線能量焊接條件下的氣體保護焊絲。
本發(fā)明適用于原油儲罐、建筑、船舶軍艦等大型結(jié)構(gòu)、設(shè)備、設(shè)施等低合金鋼的焊接。 尤其適用于大型貨柜船板和LPG船體等低合金高強度的大線能量焊接造船用厚鋼板。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步描述，并非對本發(fā)明保護范圍的限制 實施例1
一種大線能量焊接低合金鋼用高韌性氣體保護焊絲。該氣體保護焊絲的化學(xué)成分及其含量是C為0.02 0.06wt。/。， Mn為2.00 2.50wt。/。， Si為0.05 0.50wtV。， Ti為0.03 0.30wt0/。， B為0.001 0.004wt0/0， Cr$0.5wt%， MoS0.5wt%， S50.025wt%, P50.025wt%， Ca和Mg為0.03 0.1wt%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
按上述成分，采用轉(zhuǎn)爐將鐵水經(jīng)煉鋼后進行精煉和調(diào)整鋼水成分，再澆鑄為方坯，然后 按常規(guī)工藝熱軋成盤條，冷拔成焊絲。
本實施例所制造的焊絲用于抗拉強度為700 800MPa的大線能量焊接低合金鋼。焊接方 式為氣電立焊，保護氣體為80%八1+20%(:02，焊接線能量為600 800kJ/cm，焊接后不進行熱 處理。焊縫金屬的抗拉強度為830 920MPa, -40"沖擊功八|^^5( 。 實施例2
一種大線能量焊接低合金鋼用高韌性氣體保護焊絲。該氣體保護焊絲的化學(xué)成分及其含 量是C為0.08 0.12wt0/。， Mn為1.50 2.00wt0/。， Si為0.05 0.50wt0/0， Ti為0.03 0.30wt0/0， B為0.001 0.004wt0/0， Cr50.5wt%， Mo^0.5wt%, Ss0.025wt%， PS0.025wt%， Mg和Ba為0.05 0.15wt%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
按上述成分，采用電弧爐將鐵水經(jīng)煉鋼后進行精煉和調(diào)整鋼水成分，再澆鑄為方坯，然 后按常規(guī)工藝熱軋成盤條，冷拔成焊絲。
本實施例所制造的焊絲用于抗拉強度為700 800MPa的大線能量焊接低合金鋼。焊接方 式為埋弧焊，保護氣體為80。/。Ar+20y。CO2，焊接線能量為400 600kJ/cm，焊接后不進行熱處 理。悍縫金屬的抗拉強度為730 820MPa， -40'0沖擊功八^^70。 實施例3
一種大線能量焊接低合金鋼用高韌性氣體保護焊絲。該氣體保護焊絲的化學(xué)成分及其含 量是C為0.04 0.08wt0/0， Mn為1.00 1.50wt0/0， Si為0.05 0.50wt0/0， Ti為0.03 0.30wt0/。， B為0.001 0.004wt0/0， Cr^0.5wt%， Mo^0.5wt%， S^0.025wt%， P^0.025wt%， Ca和Ba為0.1 0.2wt%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
按上述成分，采用轉(zhuǎn)爐將廢鋼經(jīng)煉鋼后進行精煉和調(diào)整鋼水成分，再澆鑄為方坯，然后 按常規(guī)工藝熱軋成盤條，冷拔成焊絲。
本實施例所制造的焊絲用于抗拉強度為600 700MPa的大線能量焊接低合金鋼。焊接方 式為為氣電立焊，保護氣體為80%^20%0)2，焊接線能量為100 300kJ/cm，焊接后不進行 熱處理。焊縫金屬的抗拉強度為650 720MPa， -40°(3沖擊功八1^^801。 實施例4一種大線能量焊接低合金鋼用高韌性氣體保護焊絲。該氣體保護焊絲的化學(xué)成分及其含 量是C為0.05 0.09wt0/。， Mn為1.20 1.70wt。/。， Si為0.05 0.50wt。/。， Ti為0.03 0.30wt0/0， B為0.001 0.004wt0/0， CrS0.5wt%， Mo50.5wt%， SS0,025wt%， P^0.025wt%, Ca、 Mg和Ba 為0.15 0.3wtn/。，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
按上述成分，采用轉(zhuǎn)爐鐵水與廢鋼經(jīng)煉鋼后進行精煉和調(diào)整鋼水成分，再澆鑄為方坯， 然后按常規(guī)工藝熱軋成盤條，冷拔成焊絲。
本實施例所制造的焊絲用于抗拉強度為650 750MPa的大線能量焊接低合金鋼。焊接方 式為氣電立焊，保護氣體為80。/。Ar+20。/QCO2，焊接線能量為120 320kJ/cm，焊接后不進行熱 處理。焊縫金屬的抗拉強度為670 740MPa， -40卩沖擊功八1^^75>1。
本具體實施方式
具有化學(xué)成分簡單、成本低廉的特點。所制造的焊絲用于抗拉強度為 600 900MPa的大線能量焊接低合金鋼。焊接方式為氣電立焊或埋弧焊，焊縫金屬的抗拉強 度為650 920MPa， -40匸沖擊功八1^^501。這種實芯焊絲能實現(xiàn)熔滴穩(wěn)定過渡并得到具有低 的熱裂紋敏感性和優(yōu)異韌性的焊接接頭。利用本具體實施方式
所制備的焊接材料進行焊接， 焊縫韌性好、抗拉強度高，適用于低合金高強度鋼在100-800kJ/cm的大線能量焊接。
本具體實施方式
適用于低碳低合金鋼板，廣泛用于原油儲罐、建筑、船舶軍艦等大型結(jié) 構(gòu)、設(shè)備、設(shè)施等鋼的焊接。尤其適用大型貨柜船板和LPG船體等低合金高強度的大線能量 焊接造船用厚鋼板。
權(quán)利要求
1、一種大線能量焊接低合金鋼用高韌性氣體保護焊絲，其特征在于該焊絲的化學(xué)成分及其含量是C為0.02～0.12wt％，Mn為1.00～2.50wt％，Si為0.05～0.50wt％，Ti為0.03～0.30wt％，B為0.001～0.004wt％，Cr≤0.5wt％，Mo≤0.5wt％，S≤0.025wt％，P≤0.025wt％，Ca、Mg、Ba中的兩種或三種為0.03～0.3wt％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；按上述成分，采用轉(zhuǎn)爐或者電弧爐將鐵水、或廢鋼、或鐵水與廢鋼經(jīng)煉鋼后進行精煉和調(diào)整鋼水成分，再澆鑄程成方坯，然后按常規(guī)工藝熱軋成盤條，冷拔成焊絲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大線能量焊接低合金鋼用高韌性氣體保護焊絲。其技術(shù)上方案是該焊絲的化學(xué)成分及其含量是C為0.02～0.12wt％，Mn為1.00～2.50wt％，Si為0.05～0.50wt％，Ti為0.03～0.30wt％，B為0.001～0.004wt％，Cr≤0.5wt％，Mo≤0.5wt％，S≤0.025wt％，P≤0.025wt％，Ca、Mg、Ba中的兩種或三種為0.03～0.3wt％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。按上述成分，采用轉(zhuǎn)爐或者電弧爐將鐵水、或廢鋼、或鐵水與廢鋼經(jīng)煉鋼后進行精煉和調(diào)整鋼水成分，再澆鑄程成方坯，然后按常規(guī)工藝熱軋成盤條，冷拔成焊絲。本發(fā)明所制備的焊接材料，焊縫金屬韌性好、抗拉強度高，適用于低合金高強度鋼在100～800kJ/cm的大線能量焊接條件下的焊接。
文檔編號B23K35/30GK101658983SQ200910063998
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者吳開明, 王紅鴻, 然 魏 申請人:武漢科技大學(xué)