一种高强度高韧性不预热焊条的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种高强度高韧性不预热焊条，适用于海洋 平台建造用。
【背景技术】
[0002] 近年来就，随着全球对石油天然气的需求急剧增加，陆地石油天然气的逐渐枯竭， 世界各国正积极向海洋寻求能源，而海洋油气开采也从大陆架走向深海。海洋平台遭遇的 海况也越来越恶劣，除要经受风、浪的冲击外，还要考虑台风、冰、地震等灾害性环境破坏的 作用。因此，对海洋平台用钢的强度、韧性、厚度提出更高要求，尤其在寒冷地区，对于低温 韧性要求非常高，_40°C的冲击功大于80J。
[0003] 手工焊条具有操作简单、灵活等特点，是海洋平台建造不可或缺的焊接材料。然而 在焊接高强度高韧性大厚度海洋平台用钢时，易出现一些问题，首先是抗裂性较差，其次焊 缝的低温韧性较低。这些问题与焊接材料具有直接关系。
[0004] 当前焊接40kg级以上大厚度海洋平台用钢，焊前需要预热到KKTC，花费了大量 人力和物力，而且效率低下。
[0005] 专利CN101693327A和专利CN102728966A分别公开了一种高强度高韧性的焊条熔 敷金属。两种焊条熔敷金属中含有较高的Ni、Cr和Mo等贵重金属，强度高，低温韧性较低， 裂纹敏感强，对于大厚度钢板不预热焊接适应性不足。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种用于海洋平台建造的不预热焊条，该焊条具有极佳低 温韧性及抗裂性。
[0007] 本发明焊条熔敷金属的化学成分（质量分数）为：C 0.01%-0? 12% ;Si 0. 1-0. 6% ；Mn 0. 4-1. 5% ；P ^ 0. 015% ；S ^ 0. 012% ；Ni 0. 1-1.0%；Mo 0. l-〇. 4% ；Ti 0? 01-0. 20% ;B 0? 001-0. 01 ;Ce 0? 01-0. 1 ;A1彡0? 01% ;Ti/B彡10 ;CE彡0? 4% ;余量为 铁；CE=C+ (Mn/6)+(Ni/15)+(Cu/15)+(Cr/5)+(Mo/5)+(V/5)。
[0008] 根据本发明实施例的用于海洋平台建造的不预热焊条熔敷金属中，成分设计的原 理如下：
[0009] C是固溶强化元素，可以有效地提高焊缝强度。为了达到所需要的强度，碳含量应 大于0. 01 %，但是C含量过高时会导致焊缝裂纹倾向增加，从而韧性降低，因此C含量不超 过 0? 12%。
[0010] Si可以提高焊缝金属的强度，同时是重要的脱氧元素。另一方面，Si含量过 高时会降低焊缝的韧性。同时考虑到熔剂会向焊缝过渡一定量的Si，因此，Si含量为： 0? 1-0. 6%〇
[0011] Mn是本设计成分中主要强化元素之一，同时又是脱氧元素，所以Mn含量应大于等 于0. 4%，同时Mn含量超过1. 5%后焊缝金属的韧性会降低。因此Mn含量为0. 4-1. 5%。
[0012] P、S是杂质元素，会降低焊缝的韧性，原则上含量越低越好，但P、S太低会增加制 造成本。因此，P和S应分别满足：P彡0. 015%，S彡0. 012%。
[0013] Ni是可以提高焊缝金属层错能，进而提高焊缝韧性的元素，同时也是重要的固溶 强化元素。其含量超过〇. 1 %后，提高韧性效果能明显显示出来。但是Ni会增加成本，其含 量应低于1.0%。因此Ni含量为0.1-1. 0%。
[0014]Mo是重要的固溶强化元素，可有效提高焊缝金属的强度，同时可以提高焊缝金属 的抗回火脆性。为了发挥其作用，Mo的含量应大于0.1%。但是Mo含量过大会引起韧性降 低，同时会增加焊丝的成本，其含量应低于0. 4% ;因此Mo含量为：0. 1-0. 4%
[0015] Ti为有效脱氧的元素，同时Ti的氧化物可促进针状铁素体的形成，进而提高焊缝 金属的韧性。但是Ti含量过高会降低焊缝的低温韧性。因此，本发明焊条熔敷金属中Ti 含量为 0.01-0. 20%。
[0016] B可以抑制先共析生成促进针状铁素体生成，发挥作用的最小含量为0. 001 %，但 是当B含量大于0. 01 %后会明显恶化焊缝韧性，所以B含量为0. 001% -0. 01%。
[0017] Ti和B联合作用可以更好促进针状铁素体生成。由于B易被氧化，如果仅加入B， 不能有效发挥B作用。而Ti可以对B起到保护作用，但Ti含量至少是B含量的10倍时才 能发挥作用，因而Ti/B彡10。
[0018]A1为脱氧元素，但是A1含量过高会降低焊缝低温韧性，因此，A1含量应小于0? 01%〇
[0019] CE为碳当量，一般认为CE< 0.4%时，焊材在焊接时无淬硬倾向，抗裂性良好，不 需要预热。因此，CE彡0.4%。
[0020] 本发明的优点在于，焊条熔敷金属成分设计合理，焊缝具有良好低温冲击韧性，抗 裂性良好，可适应大厚度海洋平台用钢不预热焊接。
【具体实施方式】
[0021] 采用7种不同成分碱性药皮，焊芯采用H08A，生产制造了 7种焊条，焊条熔敷金属 的化学成分如表1所不。
[0022] 表1焊条熔敷金属的化学成分（质量百分数，％ )
[0023]
【主权项】
1. 一种高强度高韧性不预热焊条，其特征在于，该焊条熔敷金属按质量百分数计为：C 0. 01% -0. 12% ；Si 0. 1-0. 6% ；Mn 0. 4-1. 5% ；P ^ 0. 015% ；S ^ 0. 012% ；Ni 0. 1-1. 0% ； Mo 0. 1-0. 4% ；Ti 0. 01-0. 20% ；B 0. 001-0. 01 ；Ce 0. 01-0. I ；A1 ^ 0. 01% ；Ti/B ^ 10 ； CE < 0· 4% ;余量为铁；CE = C+(Mn/6) + (Ni/15) + (Cu/15) + (Cr/5) + (Mo/5) + (V/5)。
【专利摘要】一种高强度高韧性不预热焊条，属于焊接技术领域。该焊条熔敷金属按质量百分数计为：C？0.01％-0.12％；Si？0.1-0.6％；Mn？0.4-1.5％；P≤0.015％；S≤0.012％；Ni？0.1-1.0％；Mo？0.1-0.4％；Ti？0.01-0.20％；B0.001-0.01；Ce？0.01-0.1；Al≤0.01％；Ti/B≥10；CE≤0.4％；余量为铁；CE＝C+(Mn/6)+(Ni/15)+(Cu/15)+(Cr/5)+(Mo/5)+(V/5)。优点在于，焊条熔敷金属成分设计合理，焊缝具有良好低温冲击韧性，抗裂性良好，可适应大厚度海洋平台用钢不预热焊接。
【IPC分类】B23K35-30
【公开号】CN104551440
【申请号】CN201410666121
【发明人】马成勇, 齐彦昌, 肖晓明, 肖红军, 魏金山, 彭云, 田志凌
【申请人】钢铁研究总院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年11月19日