CN100484687C - 一种含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝 - Google Patents
一种含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝 Download PDFInfo
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Abstract
一种含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝，其基本化学成分组成为(重量比)：C：0.01～0.06%；Si：0.30～0.70%；Mn：1.00～1.60%；S≤0.010%；P≤0.015%；Ni：2.00～2.80%；Mo：0.10～0.40%；其余成分为Fe；在此基础上焊丝中还同时加入有0.20～0.80%的Cu和0.03～0.20%的Ti；此外焊丝中的气体成分控制含量为：O≤60ppm、N≤100ppm；该焊丝的焊缝金属屈服强度达600MPa以上，-40℃下标准冲击功Akv达150J以上、落锤试验的无塑性转变温度NDT≤-85℃、-30℃下焊缝金属的动态撕裂能达1000J以上。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，是一种含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝。
背景技术
为满足新时期工业发展的需求，我国研制生产出一种新型的铜时效硬化型低合金高强钢。该钢具有强度高、韧性好、耐腐蚀、焊接性好、工艺简单、成本低廉等综合优势，现已替代强度级别相当的进口钢材应用于海洋平台结构，且亦在工程机械中得到实际应用；此外，因其具有优良的综合性能，该钢在管线、船舶等领域有着广阔的应用前景。
根据检索，在现有的气体保护焊用焊丝技术中，还未发现有与新型铜时效硬化型低合金高强钢可以匹配的高强度高韧性气体保护焊焊丝，也未发现相关的技术报导。其主要原因是，该低合金高强钢具有高的技术要求：其屈服强度RP0.2≥600MPa，低温冲击韧性-40℃AKv≥80J，落锤试验的无塑性转变温度NDT≤-70℃，耐蚀性好，一般结构件在0℃以上可进行不预热焊接。若要与该低合金高强钢匹配焊接，现有的气体保护焊焊丝还存在以下不足：
1)、虽然可满足高强度的要求，但韧性不够；
2)、现有的气体保护焊焊丝的含碳量偏高，且焊丝中铜元素一般是作为残余元素须严格限制的，与钢的匹配性不好，影响接头的使用性能。
3)焊接的抗裂性能不能满足使用要求。
发明内容
为了解决目前现有的气体保护焊用焊丝匹配焊接新型铜时效硬化型低合金高强钢时存在的不足，本发明的目的是提供一种含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝，通过采取降低碳含量、加入铜元素、微合金化处理以及对焊丝的整体化学成分的优化设计，使其能满足低合金高强钢焊接接头性能的使用要求。
该含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝，其基本化学成分组成为(重量比)：
C：0.01～0.06％； Si：0.30～0.70％； Mn：1.00～1.60％； S≤0.010％；P≤0.015％； Ni：2.00～2.80％； Mo：0.10～0.40％；其余成分为Fe；在此基础上焊丝中还同时加入有0.20～0.80％的Cu和0.03～0.20％的Ti；此外焊丝中的气体成分控制含量为：O≤60ppm、N≤100ppm；。
该含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝，可采用真空感应炉冶炼生产，亦可采用电炉加炉外精炼方法冶炼生产，只要焊丝最终的化学成分能满足以上发明内容的要求；此外，焊丝的整个冶炼生产过程及加工过程与普通的气体保护焊用焊丝没有差异。
由于本发明采用了如上所述技术方案，其具有如下优越性：
该含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝，其碳含量较低，为0.01～0.06％，含有0.20～0.80％的Cu，焊丝中同时加入有0.03～0.20％的Ti，且焊丝整体化学成分设计合理。也正如此，该焊丝匹配20％CO2+80％Ar的保护气体所进行的试验结果表明：焊缝金属的屈服强度RP0_2>600MPa，焊缝金属在-40℃时标准冲击功Akv达150J以上，焊缝金属落锤试验测出的无塑性转变温度NDT≤-85℃，-30℃下焊缝金属的动态撕裂能达1000J以上；而在相同条件下，采用强度级别相当的现有气体保护焊焊丝的试验结果表明，焊缝金属在-40℃时标准冲击功Akv为60～80J，焊缝金属落锤试验测出的无塑性转变温度NDT>-55℃，-30℃下焊缝金属的动态撕裂能为150～350J。可见其使用效果十分显著。
具体实施方式
实施例1
该含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝的化学成分为(重量比)：
C：0.022，Si：0.39，Mn：1.12，S：0.005，P：0.009，Ni：2.05，
Mo：0.14，Cu：0.23Ti：0.035，O：0.0033，N：0.0043；其余成分为Fe。
实施例2
该含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝的化学成分为(重量比)：
C：0.043，Si：0.45，Mn：1.25，S：0.006，P：：0.012，Ni：2.41，
Mo：0.19，Cu：0.44，Ti：0.082，O：0.0042，N：0.0065；其余成分为Fe。
实施例3
该含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝的化学成分为(重量比)：
C：0.056，Si：0.62，Mn：1.53，S：0.005，P：0.014，Ni：2.73，
Mo：0.35，Cu：0.74，Ti：0.175，O：0.0051，N：0.0084；其余成分为Fe。
实施例的试验测试结果
| 实施例及试验项目 | 焊缝金属的屈服强度，MPa | 焊缝金属-40℃时标准冲击功Akv，J | 焊缝金属落锤试验的NDT，℃ | -30℃下焊缝金属的动态撕裂能，J | 32mm钢板-10℃下小铁研抗裂性试验结果，裂纹率，％ |
| 实施例1 | 615 | 182 | -95 | 1250 | 0.0 |
| 实施例2 | 632 | 175 | -90 | 1100 | 0.0 |
| 实施例33 | 665 | 153 | -85 | 1070 | 0.0 |
以上实施例测试结果的试验条件为：采用的保护气体为20％CO2+80％Ar，焊丝的直径规格为φ1.2mm，焊接工艺为：焊接电流I：220～280A，焊接电压U：25～30V，焊接速度v：18～25cm/min，气体流量：20～25L/min，焊接的道间温度T：80～120℃。
Claims (1)
1、一种含铜的高强度高韧性气体保护焊焊丝，其基本化学成分组成为(重量比)：C：0.01～0.06％；Mn：1.00～1.60％；S≤0.010％；P≤0.015％；Mo：0.10～0.40％；在此基础上焊丝中还同时加入有0.20～0.80％的Cu和0.03～0.20％的Ti；此外焊丝中的气体成分控制含量为：O≤60ppm、N≤100ppm；其特征在于：其化学成分还含有：Si：0.39～0.70％；Ni：2.00～2.41％；其余成分为Fe。
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