專利名稱：一種核電用氣保焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，尤其涉及一種核電用氣保焊絲。
背景技術(shù)：
近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的高速發(fā)展，對能源的需求日益緊張，核能作為一種最為清潔、安全的能源，在國內(nèi)有了較大的發(fā)展。氣保焊作為一種高效的焊接方法，在各種鋼結(jié)構(gòu)建造中有著廣泛的應(yīng)用，不同的應(yīng)用環(huán)境和不同的鋼種要求相應(yīng)的焊接材料有不同的特性與之相適應(yīng)，核電用安全殼鋼結(jié)構(gòu)要求鋼熱處理后和軋制強度和沖擊性能均不下降，建造標準上要求相應(yīng)的焊接材料與鋼種具有同樣的性能。而國內(nèi)的尚沒有相應(yīng)的焊絲與之配套，如CN200310108200. 0耐候氣體保護焊絲，低溫沖擊滿足要求，但強度不夠， CN01133651.X強度則超出核電安全殼焊接要求，且沒有經(jīng)過焊后長時間退火處理性能要求。如針對此種情況，本發(fā)明根據(jù)核電用鋼的焊接應(yīng)用要求，提出一種成分合理，制造簡便的氣保焊絲。

發(fā)明內(nèi)容
為克服焊縫金屬在低溫下韌性下降和長時間退火后強度及韌性不足的問題，本發(fā)明提出了一種低溫沖擊韌性好且焊接工藝性能良好，適用核電結(jié)構(gòu)用的氣保焊絲。本發(fā)明的目的是提出一種能克服上述技術(shù)不足的一種氣保焊絲，在焊態(tài)及經(jīng)過 593°C 620°C不低于10小時退火處理后焊縫金屬抗拉強度為620 735MPa，屈服強度 ^ 415MPa,-29°C AkvS ^ 47，，焊接工藝性能良好，適用核電用鋼焊接的氣體保護焊絲。其特征是焊絲的化學(xué)成份按重量百分比為C 0. 06 0. 12,Mn 1. 60 2. 10、Si 0. 50 0. 80、 Ni 1. 40 1. 80,Ti 0. 1 0. 3、S 彡 0. 025,P 彡 0. 025,Mo 0. 15 0. 5,B0. 001 0. 006， 余量為Fe及其它不可避免的雜質(zhì)。為滿足核電用安全殼結(jié)構(gòu)鋼焊接應(yīng)用要求，焊絲必須具有合適的合金體系，促使在焊縫金屬中產(chǎn)生具有高密度位錯的低碳貝氏體和針狀鐵素體組織，保證在高強度的同時具有良好的低溫韌性，在經(jīng)過593°C 620°C不低于10小時退火處理后，其強度和韌性仍能滿足其焊接應(yīng)用要求。合金系的設(shè)計原則如下1、充分利用Mo、Ni、B抑制先共析鐵素體的產(chǎn)生，促進焊縫中針狀鐵素體組織形成，滿足焊縫金屬在焊態(tài)及焊后退火熱處理后的強度及韌性要求。 2、在未轉(zhuǎn)變奧氏體晶粒內(nèi)形成一定數(shù)量和大小的夾雜物作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點。當(dāng)焊絲中的Mn、Si通過熔滴過渡時，進行脫氧反應(yīng)形成氧化物夾雜，部分進入焊縫金屬中，作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點。Ti的加入可在奧氏體晶粒內(nèi)形成大量微細的Ti氧化物，促進針狀鐵素體形核。3、適合的焊縫金屬淬透性，C、Mn、Si、Ni、Mo等合金元素的固溶強化作用，可以提高焊縫金屬的淬透性，在適當(dāng)范圍內(nèi)組合在一起，可以在經(jīng)過593°C 620°C不低于10 小時退火處理后，其強度和韌性仍能滿足焊接應(yīng)用要求。本發(fā)明焊絲化學(xué)成份的設(shè)計原則說明如下
C :C是調(diào)整焊縫金屬強度的主要元素，必須保證焊絲中有一定的C含量，保證焊縫金屬在焊態(tài)和焊后熱處理后具有足夠的強度；過高的碳含量將促進高碳馬氏體形成，增加焊縫金屬的冷裂敏感性。C取0. 06 0. 12是合適的。Si 在氣體保護焊接中，Si作為主要的脫氧元素之一是不可缺少的，Si是縮、小區(qū)的元素，作為合金元素可以起到固溶強化的作用。當(dāng)焊絲中Si的含量低于0. 50時，脫氧不充分，使焊縫中氧含量過高；當(dāng)焊縫中Si含量過高時，會使焊縫金屬硬化，在錳與硅比例合適時，脫氧效果較好，且有助于改善韌性，因此，將Si含量控制在0. 50 0. 8是合適的。Mn :Mn與Si起聯(lián)合脫氧作用，脫氧反應(yīng)產(chǎn)生的氧化物夾雜和氧硫復(fù)合夾雜可作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點，有助于細化晶粒，改善韌性，且Mn在焊縫金屬中是使奧氏體穩(wěn)定化元素，降低奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變溫度，充當(dāng)固溶強化組元，提高焊縫金屬的強度，錳的加入量控制在1. 60 2. 10比較適合。Ni =Ni可以提高焊縫金屬的韌性，尤其是提高焊縫金屬的低溫沖擊韌性，降低脆性轉(zhuǎn)變溫度。同時M在焊縫金屬中起著重要的強化作用，M使Y區(qū)擴展，減小了奧氏體與鐵素體的自由能差，奧氏體至鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度明顯降低，對貝氏體的轉(zhuǎn)變有明顯的推遲作用。鈮的加入量控制在1. 40 1. 80比較適合。Ti =Ti可以脫氧，在晶粒內(nèi)部形成大量的微細氧化物，促進針狀鐵素體形成，但Ti 易于氧化，收得率較低，因此需加入0. 1 0. 3的Ti，保證在焊縫金屬中有一定的Ti含量， 同時可以保證B在焊接中的一定的收得率。Mo 添加Mo可減少焊縫中的先共析鐵素體，增加針狀鐵素體的含量，細化晶粒。鉬的加入量控制在0. 15 0. 5比較適合。B 適量B與Mo聯(lián)合加入時，可以抑制先共析鐵素體產(chǎn)生，促進過冷奧氏體在中溫區(qū)轉(zhuǎn)變。硼的加入量控制在0. 001 0. 006比較適合。氧(0)、氮(N)、硫⑶、磷⑵焊縫金屬中要嚴格控制氧氮含量，焊縫金屬中氧含量為0. 02% 0. 03%，氮的含量為0. 005%時，能夠生成適量的氮化物和氧化物，有助于焊縫金屬獲得良好的低溫韌性。硫磷是必須限制的雜質(zhì)元素，S ( 0. 025、P彡0. 025，盡量降低其含量有利于焊接性和韌性的改善。本發(fā)明據(jù)有如下優(yōu)點1、焊接飛濺小，工藝良好；2、力學(xué)性能穩(wěn)定，焊縫金屬抗拉強度為620-735MPa，屈服強度彡415MPa，_29°C Akv8彡47。經(jīng)過593°C _620°C不低于10小時退火處理后其強度和韌性仍能保證其強度和韌性同焊態(tài)同樣要求。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
具體介紹采用0. 5噸轉(zhuǎn)爐，選用低S、P原料進行焊絲鋼冶煉，冶煉過程中控制鋼中0、N等氣體含量，對冶煉過程工藝無特殊要求，具體的成分如表1所示。冶煉后將焊絲鋼經(jīng)盤圓軋制、拔絲、表面鍍銅等工序加工成規(guī)格為φ 1.2mm，焊絲采用混合氣體(80^^020% C02)保護進行焊接熔敷金屬試驗，焊接工藝參數(shù)為焊接電流220-260A，焊接電壓^_30V， 氣體流量20L/min，焊接線能量15-20KJ/cm，焊接熔敷金屬試板規(guī)格及坡口形式見GB/ T8810-1995，熔敷金屬的力學(xué)性能見表2所示。表3為各實施例經(jīng)過593°C _620°C不低于 10小時退火處理焊絲熔敷金屬性能。各實施例SA738焊接試驗，SA738板厚規(guī)格32mm，X型對稱坡口 60 °，焊接電流M5A，焊接電壓28V，焊接線能量18KJ/cm，檢測焊接接頭拉伸強度和沖擊功，結(jié)果列入表4。各實施例SA738焊接試驗經(jīng)過610°C不低于10小時退火處理后檢測焊接接頭拉伸強度和沖擊功，結(jié)果列入表5。表1實施例焊絲堆焊的成分(％ )
權(quán)利要求
1. 一種核電用氣保焊絲，其特征在于焊絲的化學(xué)成份按重量百分比為C 0.06 0. 12、Mn 1. 60 2. 10、Si 0. 50 0. 80、Nil. 40 1. 80、TiO. 1 0. 3、S 彡 0. 025、 P彡0. 025、Mo 0. 15 0. 5、B 0. 001 0. 006，余量為!^e及其它不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種核電用氣保焊絲，焊絲的化學(xué)成份按重量百分比為C 0.06～0.12、Mn 1.60～2.10、Si 0.50～0.80、Ni 1.40～1.80、Ti0.1～0.3、S≤0.025、P≤0.025、Mo 0.15～0.5、B 0.001～0.006，余量為Fe及其它不可避免的雜質(zhì)。焊接飛濺小，工藝良好；力學(xué)性能穩(wěn)定，焊縫金屬抗拉強度為620-735MPa，屈服強度≥415MPa，-29℃Akv8≥47；經(jīng)過593℃-620℃不低于10小時退火處理后其強度和韌性仍能保證其強度和韌性同焊態(tài)同樣要求。
文檔編號B23K35/30GK102528318SQ20101059723
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者傅博, 劉孟, 程鋼 申請人:鞍鋼股份有限公司