本發(fā)明涉及焊接材料領(lǐng)域，特別涉及一種適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的56公斤級(jí)藥芯焊絲。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著海洋資源的開采向更深、更冷的海域擴(kuò)張，海洋結(jié)構(gòu)的建造要求質(zhì)量越來越高的鋼材及焊接材料，這些材料應(yīng)能夠抵抗富有挑戰(zhàn)性的海洋環(huán)境。在這些海洋結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)管架最大的工作海水深度為450m，目前主要采用屈服強(qiáng)度為460MPa的高強(qiáng)度鋼。導(dǎo)管架的管狀支柱支撐著固定生產(chǎn)平臺(tái)，其在節(jié)點(diǎn)(常用的T、Y、K接頭)處將很多管子連接在一起。由于這些節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)是多方向的焊接線聚集，因此焊接殘余應(yīng)力易于在節(jié)點(diǎn)集中，因而在焊接后，需做一些局部退火來釋放應(yīng)力。此外，鑒于導(dǎo)管架所處的深冷海域及波浪的沖擊，要求具有優(yōu)異的低溫沖擊韌性，以抵抗脆性斷裂的危險(xiǎn)。而采用傳統(tǒng)的Q460鋼用低溫藥芯焊絲在應(yīng)力消除退火之后，沖擊韌性卻不甚理想。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的56公斤級(jí)藥芯焊絲，其焊縫金屬在焊態(tài)及不同的應(yīng)力消除退火態(tài)(580℃×1h及620℃×1h)下均展現(xiàn)了優(yōu)異的機(jī)械性能，甚至-60℃的低溫仍能獲得令人滿意的沖擊韌性，能夠滿足導(dǎo)管架Q460鋼的焊接。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的56公斤級(jí)藥芯焊絲，由焊藥和鋼帶構(gòu)成，焊藥包裹于鋼帶內(nèi)，所述焊藥占焊絲總重量的10～20％，所述鋼帶是低P、S鋼帶；以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述低P、S鋼帶的組分如下：C：0.010～0.030％；Si：0.01～0.03％；Mn：0.10～0.30％；Al：0.005～0.035％；P：0.005～0.010％；S：0.005～0.010％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：TiO2：20～50％；SiO2：1～10％；ZrO2：0.5～5.0％；氟化物：0.1～3.0％；Na2O：0.05～5.00％；K2O：0.1～5.0％；Al+Mg：1～8％；C：0.01～0.20％；Mn：10～18％；Si：0.5～5.0％；Ni：5～20％；Ti：0.1～5.0％；B：0.01～0.10％；Fe：余量。優(yōu)選的，以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：TiO2：25～45％；SiO2：3～8％；ZrO2：1～3％；氟化物：0.1～3.0％；Na2O：0.05～3.00％；K2O：0.5～5.0％；Al+Mg：1～8％；C：0.05～0.15％；Mn：10～18％；Si：1～3％；Ni：8～12％；Ti：0.1～5.0％；B：0.01～0.10％；Fe：余量。優(yōu)選的，所述適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的56公斤級(jí)藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述低P、S鋼帶的組分如下：C：0.018～0.026％；Si：0.020～0.028％；Mn：0.19～0.27％；Al：0.017～0.030％；P：0.008～0.009％；S：0.005～0.007％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：TiO2：32.8～41.5％；SiO2：3.1～5.3％；ZrO2：1.2～2.3％；氟化物：0.8～1.9％；Na2O：0.24～0.96％；K2O：1.9～4.1％；Al+Mg：2.7～4.8％；C：0.08～0.12％；Mn：12.8～16.3％；Si：1.6～2.8％；Ni：8.9～10.3％；Ti：1.0～3.3％；B：0.06％；Fe：余量。所述氟化物至少包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF中的一種或多種。以重量百分比計(jì)，所述焊絲的熔敷金屬的組分包括：C：0.032～0.039％；Mn：1.20～1.35％；Si：0.26～0.35％；P：0.007～0.009％；S：0.005～0.006％；Al：0.009～0.011％；Ni：1.45～1.59％；Ti：0.044～0.067％；B：0.0021～0.0030％。具體分析本發(fā)明中焊藥各組分在藥芯焊絲中各自發(fā)揮的作用如下：氧化物(包括TiO2、SiO2、ZrO2、Na2O和K2O)的主要作用是造渣、穩(wěn)弧，美化焊縫，提高脫渣性。氧化物過少時(shí)，焊接工藝性能較差，不易形成短渣，對(duì)立、橫位置不利，氧化物過多時(shí)，焊縫含氧量提高，降低了低溫韌性。氟化物(包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF等)的主要作用為造渣和脫氫，另外還可調(diào)節(jié)粘度，提高熔渣的覆蓋性，氟化物過少時(shí)，脫氫作用不大，氟化物過多時(shí)，焊接煙塵量明顯增大，電弧不穩(wěn)，同時(shí)氟化物也具有一定的稀渣能力。鋁及鎂的主要作用是脫氧。碳的主要作用是提供適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。錳的主要作用是脫氧、脫硫和向焊縫中過渡合金元素。硅的主用作用是通過硅錳聯(lián)合脫氧，這樣脫氧效果更佳，同時(shí)過渡合金元素。鎳的主要作用是向焊縫中過渡合金元素，它是提高韌性最有效的元素。微量的Ti和B的主要作用是向焊縫中過渡合金元素，通過Ti和B的復(fù)合來細(xì)化晶粒，從而提高力學(xué)性能。本發(fā)明采用低P、S的鋼帶，因而熔敷金屬的P、S含量均控制在0.010％以下，大大提高了抗熱裂性能；通過在焊藥中添加一定含量的氟化物進(jìn)行脫氫處理，因而熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量可控制在4ml/100g(水銀法)以下，大大提高了抗龜裂性；通過精確的設(shè)計(jì)熔敷金屬的化學(xué)成分比例搭配(C-Si-Mn-1.5％Ni-Ti-B)，能夠使焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)下的焊縫金屬均能獲得十分細(xì)小的顯微組織，因而可獲得優(yōu)異且穩(wěn)定的機(jī)械性能，甚至-60℃的低溫仍能獲得令人滿意的沖擊韌性：焊態(tài)下，可保證-40℃沖擊值≥130J，-60℃沖擊值≥100J；580℃×1h的退火態(tài)下，可保證-40℃沖擊值≥80J，-60℃沖擊值≥65J；620℃×1h的退火態(tài)下，可保證-40℃沖擊值≥100J，-60℃沖擊值≥80J。此外兩種狀態(tài)下熔敷金屬的強(qiáng)度等級(jí)均能匹配導(dǎo)管架的Q460鋼。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明藥芯焊絲具有優(yōu)異的抗裂性能，其焊縫金屬在焊態(tài)及不同的應(yīng)力消除退火態(tài)(580℃×1h及620℃×1h)下均展現(xiàn)了優(yōu)異的機(jī)械性能，甚至-60℃的低溫仍能獲得令人滿意的沖擊韌性，滿足導(dǎo)管架Q460鋼的焊接。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明由鋼帶和焊藥組成，焊藥包裹在鋼帶內(nèi)，采用低P、S的鋼帶，其鋼帶組分(重量百分比％)如下表：CSiMnAl0.010-0.0300.01-0.030.10-0.300.005～0.035PSFe0.005-0.0100.005-0.010余量焊藥占焊絲全重量比例為10％～20％，其焊藥組分(重量百分比％)如下表：TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg20-501-100.5-5.00.1-3.00.05-5.000.1-5.01-8CMnSiNiTiBFe0.01-0.2010-180.5-5.05-200.1-5.00.01-0.10余量?jī)?yōu)選的，更好的焊藥組分(重量百分比％)如下表：TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg25-453-81-30.1-3.00.05-3.000.5-5.01-8CMnSiNiTiBFe0.05-0.1510-181-38-120.1-5.00.01-0.10余量更優(yōu)選的，所述適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的56公斤級(jí)藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述低P、S鋼帶的組分如下：C：0.018～0.026％；Si：0.020～0.028％；Mn：0.19～0.27％；Al：0.017～0.030％；P：0.008～0.009％；S：0.005～0.007％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：TiO2：32.8～41.5％；SiO2：3.1～5.3％；ZrO2：1.2～2.3％；氟化物：0.8～1.9％；Na2O：0.24～0.96％；K2O：1.9～4.1％；Al+Mg：2.7～4.8％；C：0.08～0.12％；Mn：12.8～16.3％；Si：1.6～2.8％；Ni：8.9～10.3％；Ti：1.0～3.3％；B：0.06％；Fe：余量。實(shí)施例1：采用焊絲生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)通用的制造工藝，按表1-1的鋼帶組分制作外皮，按照表1-2的焊藥配方進(jìn)行配制并將焊藥包裹于鋼帶內(nèi)(overlap)：表1-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0180.0280.270.0170.0080.005余量表1-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg32.85.31.20.80.964.12.7CMnSiNiTiBFe0.0812.81.68.93.30.06余量其熔敷金屬的化學(xué)成分見表1-3，焊態(tài)及不同應(yīng)力消除退火態(tài)(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表1-4：表1-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0321.200.260.0070.0050.0111.450.0440.0021表1-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例2：采用與實(shí)施例1相同的焊絲制造方法，按表2-1的鋼帶組分及表2-2的焊藥配方進(jìn)行配制：表2-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0200.0260.250.0200.0080.005余量表2-2：焊藥配方(％)其熔敷金屬的化學(xué)成分見表2-3，焊態(tài)及不同應(yīng)力消除退火態(tài)(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表2-4：表2-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0331.230.270.0080.0060.0101.520.0520.0022表2-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例3：采用與實(shí)施例1相同的焊絲制造方法，按表3-1的鋼帶組分及表3-2的焊藥配方進(jìn)行配制：表3-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0220.0240.230.0220.0090.006余量表3-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg37.34.21.91.50.542.83.6CMnSiNiTiBFe0.1014.62.49.62.30.06余量其熔敷金屬的化學(xué)成分見表3-3，焊態(tài)及不同應(yīng)力消除退火態(tài)(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表3-4：表3-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0351.250.300.0080.0050.0091.550.0600.0025表3-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例4：采用與實(shí)施例1相同的焊絲制造方法，按表4-1的鋼帶組分及表4-2的焊藥配方進(jìn)行配制：表4-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0240.0220.210.0250.0090.007余量表4-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg39.53.71.71.70.322.34.2CMnSiNiTiBFe0.1115.22.69.91.70.06余量其熔敷金屬的化學(xué)成分見表4-3，焊態(tài)及不同應(yīng)力消除退火態(tài)(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表4-4：表4-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)表4-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例5：采用與實(shí)施例1相同的焊絲制造方法，按表5-1的鋼帶組分及表5-2的焊藥配方進(jìn)行配制：表5-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0260.0200.190.0300.0090.007余量表5-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg41.53.11.51.90.241.94.8CMnSiNiTiBFe0.1216.32.810.31.00.06余量熔敷金屬的化學(xué)成分見表5-3，焊態(tài)及不同應(yīng)力消除退火態(tài)(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表5-4：表5-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0391.350.350.0090.0070.0101.590.0670.0028表5-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫上述實(shí)驗(yàn)可見，本發(fā)明藥芯焊絲熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量均在4ml/100g以下(水銀法)，焊態(tài)及不同的應(yīng)力消除退火態(tài)(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的機(jī)械性能優(yōu)異且穩(wěn)定，甚至-60℃的低溫仍能獲得令人滿意的沖擊韌性。以上的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3