一種海洋工程用氣保護焊絲的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于焊接材料技術領域，具體涉及一種海洋工程用氣保護焊絲，適用于屈 服強度為460MPa級以上海洋工程用高強度鋼焊接工藝。
【背景技術】
[0002] 由于海洋工程裝備工作環境的惡劣，對海洋工程裝備用鋼及其配套材料的要求較 高，高強鋼焊接材料缺失制約我國海洋工程裝備行業發展，迫切需要開展海洋工程用高強 鋼配套焊接材料系列化研究及工程化應用研究。
[0003] 而海洋平臺結構高強鋼除要求具有高的強度外，還要求具有優良的沖擊韌性、焊 接性能、裂紋尖端張開位移(CT0D)等特殊性能，特別是特厚板還要求在板厚中心部位具有 高的強度和低溫韌性。
[0004] 因此，為了獲得以上特殊性能，海洋平臺用鋼在成分設計上，在普通的C-Mn鋼基礎 上，通過Ti、V等元素的微合金化及Mo、B、Cr等元素，以獲得良好的回火組織和一定的淬透 性，為保證低溫韌性，加入一定量的Ni。通過合金元素及生產過程中的調質等熱處理過程， 充分利用晶粒細化、相變強化、固溶強化等機制，從而獲得具有高強、高韌性并滿足特殊性 能要求的海洋平臺結構用鋼，其屈服強度達到460MPa級以上。
[0005] 然而，對于海洋工程結構用焊接材料需突破超低氫控制、低溫韌性控制、良好的焊 接性和耐腐蝕性、抗疲勞性能等幾項關鍵技術。而現有的海洋工程用的氣保護焊絲中尚未 公開可適用于強度為460MPa級以上的海洋工程專用氣保護焊絲。
【發明內容】
[0006] 針對上述問題，本發明提供了一種海洋工程用氣保護焊絲，其具有優良的沖擊韌 性、焊接性能、耐腐蝕以及抗疲勞性能、裂紋尖端張開位移(CT0D)等特殊性能，且在特厚板 的板厚中心部位具有較高的強度和低溫韌性，能與460MPa級以上的海洋工程用鋼配套焊 接。
[0007] 為實現上述目的，本發明提供了一種海洋工程用氣保護焊絲，包括按質量百分比 計的如下組分組成：C:0.09~0· 13%，Μη:0·8~1.4%，Si :0.35~1.20%，Cr:0.08~ 0.20%，Ni:0.6~1.3%，Μ〇:0·1 ~0.4%，V:0.01 ~0.03%，Cu:0.20~0.25%，S<0.015%， P< 0.025%，Ti :0.06%~0.20%，Β:0·002%~0.008%，余量為Fe。
[0008] 其中，所述Ti與B的質量比為20~23。
[0009] 作為優選的，本發明海洋工程用氣保護焊絲包括按質量百分比計的如下組分組 成：C:0.13%，Mn: 1.4%，Si : 1.20%，Cr:0.20%，Ni : 1.3%，M〇:0.4%，V:0.03%，Cu: 0.25%，S:0.002%，Ρ:0·010%，Ti :0.20%，Β:0.008%，余量為Fe。
[0010] 作為優選的，本發明海洋工程用氣保護焊絲包括按質量百分比計的如下組分組 成：C:0.11%，Mn :1.2%，Si:0.7%，Cr:0.15%，Ni:1.0%，Mo :0.25%，V:0.02%，Cu: 0.25%，S:0.0015%，Ρ:0·008%，Ti :0.15%，B:0.005%，余量為Fe。
[0011] 所述焊絲熔敷金屬力學性能如下：屈服強度ReL為480~520MPa，抗拉強度Rm為550 ~640MPa，延伸率A為24~28%，在-40°C的沖擊功KV2為125~145J。
[0012] 該焊絲適用于460MPa級以上海洋工程用高強度鋼的焊接。
[0013] 本發明海洋工程用氣保護焊絲的主要組分含量及其作用如下：
[0014] 適量的C可保證焊縫金屬具有一定強韌度和良好的淬透性，但是含量過高則可焊 性差，飛濺大，焊接工藝性能差;含量過低時，焊縫強度低，達不到焊縫力學性能要求。因此， 在本配方體系中，綜合考慮焊縫強度、韌性及可焊性，C的成分范圍為0.09~0.13%，當C含 量低于0.09 %時易造成焊縫強度不夠，C含量高于0.13 %時可焊性極差。
[0015] Μη也是保證焊絲強度的主要元素之一，適量的Μη可改善焊接性能，并增加焊縫強 度以及耐磨損性能，還可推遲奧氏體的轉變溫度，有助于焊縫生成紋理結構，提高低溫沖擊 韌性；同時，適量的Μη與Si起著聯合脫氧的作用，避免焊縫中產生氣孔等缺陷。在本配方體 系中，Μη含量高于1.4%時，Μη出現偏析，偏析區產生Μ-A島狀組織，從而降低焊縫金屬的韌 性;Μη含量低于0.8%時，焊縫強度不夠，因此，Μη的成分范圍為0.8~1.4%。
[0016] Si與Μη聯合脫氧，保證焊縫質量。在本配方體系中，Si含量高于1.2%時，焊接時焊 渣較多，使得引弧不良；Si含量低于0.35%時，脫氧不足，容易形成氣孔，因此，Si的成分范 圍為 0.35 ~1.20%。
[0017] Cr起著保證焊縫強度的輔助作用，適量的Cr可以極大的促進焊縫強度。加入Cr元 素，提高焊縫金屬的淬透性，抑制先共折鐵素體的形成促進針狀鐵素體的形成，它們的加入 可以降低針狀鐵素體的轉變溫度，從而使焊縫金屬具有較高的抗拉強度，同時還具有良好 的低溫沖擊韌性。然而，過高的Cr一方面增加了焊絲成本，同時，過高的Cr使得焊接工藝性 能變差，飛濺增加。因此，在本配方體系中，Cr含量控制在0.08~0.20 %之間。
[0018] Ni、Cu為耐候性元素，Ni是最好的韌化組元，作為合金元素能夠顯著改善焊縫金屬 的低溫韌性，且Ni的加入可以平衡Cr帶來的韌性損失。在本配方體系中，Ni含量為0.6~ 1.3%〇
[0019] Cu不僅可以固深強化焊縫金屬，而且提高了焊縫金屬的耐腐蝕性能，但Cu元素含 量過高會降低焊接的電弧穩定性，并在焊接中易產生高溫裂紋，因此，在本配方體系中，Cu 含量控制在〇. 20 %~0.25 %之間。
[0020] Mo對鐵素體有固然強化作用，提高焊縫強度，同時Mo對改善鋼的延展性、韌性以及 耐腐蝕性起到有利作用，因此，考慮其綜合影響，Mo的成分范圍為0.1~0.4%。
[0021] 適量的Ti主要起穩弧的作用，微量的B與Ti元素搭配，形成Ti-B細晶粒強化組合， 形成穩定的機械性能。
[0022] S、P作為雜質元素，含量偏高時會嚴重影響焊縫金屬的韌性，應盡量降低。
[0023] V起著保證焊縫強度的輔助作用，適量的V可以保證焊縫強度，在本配方體系中，V 含量為0.01~0.03%。
[0024] 本發明海洋工程用氣保護焊絲的制備過程為采用轉爐煉鋼，經脫氧合金化后，冶 煉出成分符合要求的鋼水，鋼水經品種鑄機全保護澆鑄成連鑄坯，連鑄坯經高速無扭乳機 乳制成Φ 6.5mm的盤條，盤條經剝殼、酸洗、涂硼砂、拔絲、鍍銅制成Φ 1.2mm成品焊絲。
[0025] 與現有的海洋工程用氣保護焊絲相比，本發明的有益效果：
[0026] (1)本發明提供的這種海洋工程用氣保護焊絲綜合考慮焊絲與被焊鋼板的成分匹 配，以及保護氣體對合金元素燒損與過渡的影響，以Ni-Cu耐蝕合金體系作為基礎合金體 系，考慮其強韌性與耐海水腐蝕性能以及對雜質元素的控制，脫氧方式的選擇等，使得該氣 保護焊絲具有良好的耐海水腐蝕性能。
[0027] (2)本發明提供的這種海洋工程用氣保護焊絲采用微量的B與Ti元素，以及控制兩 者的含量比例，形成Ti-B細晶粒強化組合，提高焊絲的機械性能。
[0028] (3)本發明提供的這種海洋工程用氣保護焊絲具有良好的焊接接頭整體抗裂性 能，CT0D值高，且在特厚板的使用條件下具有穩定的低溫沖擊韌性。
[0029] (4)本發明提供的這種海洋工程用氣保護焊絲符合海洋工程用鋼焊接要求，適用 于460MPa級以上海洋工程用高強度鋼的氣保護焊接，該焊絲產品的附加值及收益率高。
【具體實施方式】
[0030] 實施例1:
[0031] 本實施例具體提供了一種海洋工程用氣保護焊絲，按質量百分比選用如下組分： C：0.09%,Mn：0.8%,Si：0.35%,Cr：0.08%,Ni：0.6%,Mo：0.1%,V：0.01%,Cu：0.20%,S： 0.002 %，P: 0.008 %，Ti : 0.06 %，B: 0.002 %，余量為Fe。本發明采用轉爐煉鋼，經脫氧合金 化后，冶煉出成分符合要求的鋼水，鋼水經品種鑄機全保護澆鑄成連鑄坯，連鑄坯經高速無 扭乳機乳制成Φ 6.5mm的盤條，盤條再經剝殼一酸洗一涂硼砂一拔絲一鍍銅制成Φ 1.2mm成 品焊絲。
[0032]采用本實施例制得的焊絲配80%Ar+20%TOd^氣體進行熔敷金屬性能試驗，其 中，試板母材:Q460E，焊接試板厚20mm，坡□形式為20°，底面間隙16mm，具體的焊接規范為： 焊接電流240A，電弧電壓28V，焊接速度38cm/min，層溫為150°C。焊后取熔敷金屬的拉伸試 樣和沖擊試樣進行力學性能試驗，其試驗結果如表1所示。
[0033]采用本實施例制得的焊絲配80%Ar+20%TOd^氣體進行熔敷金屬性能試驗，其 中，試板母材Q460E，焊接試板厚60mm，坡口形式為X型對接，間隙2mm，具體的焊接規范為:焊 接電流220~240A，電弧電壓28V，焊接速度38cm/min，層溫為150°C。焊后進行焊縫中心沖擊 試驗、CT0D試驗和焊接接頭周浸試驗，焊縫中心沖擊試驗結果如表2所示，CT0D試驗結果如 表3所示，焊接接頭按GB/T 19746-2005進行焊接接頭周浸試驗，周浸腐蝕試驗后，去除腐蝕 產物后，經觀察比較，接頭試樣的試樣熱影響區、融合區與母材的腐蝕程度接近，焊縫區的 腐蝕程度比母材略輕，接頭耐腐蝕性能良好。
[0034] 實施例2:
[0035] 本實施例提供了一種海洋工程用氣保護焊絲，按質量百分比選用如下組分：C: 0.13%,Mn：1.4% ,Si：1.20%,Cr：0.20% ,Ni：1.3%,Mo：0.4% ,V：0.03%,Cu：0.25% ,S： 0.002%，？:0.010%，11:0.20%，8:0.008%，余量為？6。本發明采用轉爐煉鋼，經脫氧合金 化后，冶煉出成分符合要求的鋼水，鋼水經品種鑄機全保護澆鑄成連鑄坯，連鑄坯經高速無 扭乳機乳制成Φ 6.5mm的盤條，盤條再經剝殼一酸洗一涂硼砂一拔絲一鍍銅制成Φ 1.2mm成 品焊絲。
[0036] 采用本實施例制得的焊絲配80%Ar+20%TOd^氣體進行熔敷金屬性能試驗，其 中，