CN101664863A - 耐海水腐蚀埋弧焊丝 - Google Patents
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Abstract
一种耐海水腐蚀埋弧焊丝,其特征是该焊丝由下列化学成分按所述质量百分比制成:Cu0.20-0.35%,Cr0.65-1.15%,Ni0.35-0.55%,Mo0.15-0.25%,C0.07-0.11%,Si0.07-0.22%,Mn1.0-1.38%,Nd0.05-0.1%,P≤0.012%,S≤0.012%,余量为铁和不可避免的杂质。本发明通过对化学成分进行合理的设计,使发明具有耐腐蚀,强度高,韧性好,抗焊接冷裂能力强等特点,其抗拉强度大于600MPa,-40℃的低温冲击性能Axv≥65J。焊接后,成型美观,无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷,其焊缝与海洋工程用钢具有很好的匹配效果,从而满足了对焊缝耐海水腐蚀、高强度、高韧性的高要求。
Description
技术领域
本发明涉及焊丝,尤其是涉及一种耐海水腐蚀埋弧焊丝。
背景技术
随着我国海洋事业的发展,海上运输和海上工程用钢材的综合力学性能、耐海水腐蚀性能日益提高,根据海洋工程用钢的焊接需求,作为与海洋工程用钢配套的焊接材料,不仅要具有优良的力学性能和耐海水腐蚀性能,而且要具有较好的工艺适应性。因此对高性能、耐海水腐蚀的焊丝需求很大,然而纵观现有焊接材料,却很少发现品质好、成本低的专业耐海水腐蚀埋弧焊丝。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐海水腐蚀、具有优良的综合力学性能的埋弧焊丝,以解决现有海洋工程用钢进行埋弧焊时,缺乏专用焊接材料的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:该焊丝由下列化学成分按所述质量百分比制成:Cu0.20-0.35%,Cr0.65-1.15%,Ni0.35-0.55%,Mo0.15-0.25%,C0.07-0.11%,Si0.07-0.22%,Mn1.0-1.38%,Nd0.05-0.1%,P≤0.012%,S≤0.012%,余量为铁和不可避免的杂质。
本发明各组分优选配比为:Cu0.30%,Cr0.76%,Ni0.40%,Mo0.18%,C 0.09%,Si0.08%,Mn1.35%,Nd0.08%,P≤0.010%,S≤0.011%,余量为铁和不可避免的杂质。
在本发明化学成分中,焊丝中的Cr含量控制在Cr0.65-1.25%内,能提高焊缝的抗氧化性和耐海水腐蚀性。同时可提高焊缝中针状铁素体含量并细化铁素体晶粒,能显著提高焊缝强度和低温韧性。
焊丝中C是强间隙固溶强化元素,可提高强度,但不能依靠其提高强度。将焊丝中碳含量控制在0.07-0.11%,即保持一定的韧性,也获得了良好的焊接性。
焊丝中的Mn含量控制在Mn1.0-1.38%时,在低碳条件下仍可保持较高的塑性及韧性。Mn能推迟奥氏体冷却时铁素体的析出,有效地起到对铁素体固溶强化和细化晶粒作用。
Si与Mn起着联合脱氧作用,可从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧,焊丝中Si的含量控制在0.07-0.22%内,具有良好的脱氧效果,同时还可增强焊缝延展性、增大抗张强度。
焊丝中Cu含量控制在0.2%-0.35%内,可提高焊缝的抗大气腐蚀性。
焊丝中Ni含量控制在0.2%-0.6%内,可很好的保持焊缝强度,大大提高焊缝的抗腐蚀性和低温冲击韧性,同时便于控制焊丝成本。此外,焊丝中Mo元素在0.15-0.25%之间时,可降低珠光体转变温度,进一步提高焊缝的强度和硬度。
焊丝中加入一定量的Nd(钕元素)可以使焊缝晶粒细化,与Mn、Mo合金元素协同作用,提高了焊缝的高温性能、耐腐蚀和气密性能。
S、P作为杂质元素,应控制在合理范围内,当焊丝中P>0.015%时,S>0.015%时,焊丝的焊接性能及焊缝金属的耐候性将会大大降低。
本发明经过电炉冶炼,扎制,拉丝,镀铜,绕盘等工序制成。
综上所述,本发明通过对化学成分进行合理的设计,使发明具有耐腐蚀,强度高,韧性好,抗焊接冷裂能力强等特点,其抗拉强度大于600MPa,-40℃的低温冲击性能Axv≥65J。焊接后,成型美观,无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷,其焊缝与海洋工程用钢具有很好的匹配效果,从而满足了对焊缝耐海水腐蚀、高强度、高韧性的高要求。
具体实施方式
实施例1:按本发明配比计量各组分,其中Fe采用低P、S钢坯,通过200KG真空感应电炉冶炼出焊丝用钢,再经过扎制,拉丝,表面镀铜,绕盘等工序制成4mm的焊丝。该焊丝的化学成分为(Wt%):Cu0.30%,Cr0.76%,Ni0.40%,Mo0.18%,C 0.09%,Si0.08%,Mn1.35%,Nd0.08%,P≤0.010%,S≤0.011%,余量为铁和不可避免的杂质。
采用上述焊丝,配合SJ101焊剂进行熔敷金属试验。其焊接规范为:焊接电流260-280A,焊接电压32V,焊接速度为23.8cm/分钟,堆敷层数为5层。所得熔敷金属的力学性能为:屈服强度σs(Mpa)=550,抗拉强度σb(Mpa)=630,延伸率δ5=23%,Axv,-30℃/J=83,Axv,-20℃/J=95。
采用上述焊丝,配合SJ101焊剂进行焊接接头试验。试验时的试板选用宝钢产厚度为16mm的船用钢板,该钢板的化学成分为:C 0.36%,Si0.4%,Mn1.5%,P0.015%,S0.012%,Cu0.35%,Cr0.38,Ni 0.32%,其余为铁和其它不可避免的杂质。该钢板的屈服强度σs(Mpa)=450,抗拉强度σb(Mpa)=552,Axv(-40℃)=63J。
焊接接头参数为:X型坡口,坡口钝边为2mm,坡口角度为60°。焊前对坡口区域进行了除油、水处理。
焊接规范为:焊接电流220-230A,焊接电压25-27V,焊接速度为25cm/分钟,
焊接后对接头进行外观检查表明:焊缝表面成形均匀,平滑地向母材过渡,无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷。
焊缝拉伸实验表明:其接头断在焊缝外12cm处,断口情况正常;接头弯曲实验(d=3a,弯曲180°)显示接头完好,没有裂纹;焊缝系列温度冲击功Axv/J分别为:Axv(-40℃)=69J,Axv(-30℃)=75J;Axv(0℃)=95J,Axv(24℃)=107J。
实施例2:按本发明所述配比计量各组分,其中Fe采用低P、S钢坯,通过200KG真空感应电炉冶炼出焊丝用钢,再经过扎制,拉丝,表面镀铜,绕盘等工序制成焊丝,该焊丝的化学成分为(Wt%):Cu0.20%,Cr1.25%,Ni0.35%,Mo0.25%,C 0.07%,Si0.22%,Mn1.38%,Nd0.05%,P≤0.009%,S≤0.009%,余量为铁和不可避免的杂质。
采用上述焊丝,配合SJ101焊剂进行焊接接头试验。试验时的试板选用宝钢产厚度为16mm的船用钢板,其焊接接头、焊接规范参数与实施例1相同。
焊接后对接头进行外观检查表明:焊缝表面成形均匀,平滑地向母材过渡,无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷。
焊缝拉伸实验表明:其接头断在焊缝外15cm处,断口情况正常;接头弯曲实验(d=3a,弯曲180°)显示接头完好,没有裂纹;焊缝系列温度冲击功Axv/J分别为:Axv(-40℃)=65J,Axv(-30℃)=69J;Axv(0℃)=92J,Axv(24℃)=104J。
实施例3:按本发明所述配比计量各组分,其中Fe采用低P、S钢坯,通过200KG真空感应电炉冶炼出焊丝用钢,再经过扎制,拉丝,表面镀铜,绕盘等工序制成焊丝,该焊丝的化学成分为(Wt%):Cu0.35%,Cr0.80%,Ni0.55%,Mo0.15%,C 0.11%,Si0.15%,Mn1.0%,Nd0.1%,P≤0.008%,S≤0.009%,余量为铁和不可避免的杂质。
采用上述焊丝,配合SJ101焊剂进行焊接接头试验。试验时的试板选用宝钢产厚度为16mm的船用钢板,其焊接接头、焊接规范参数与实施例1相同。焊接后对接头进行外观检查表明:焊缝表面成形均匀,平滑地向母材过渡,无裂、焊瘤和咬边等有害缺陷。
焊缝拉伸实验表明:其接头断在焊缝外16cm处,断口情况正常;接头弯曲实验(d=3a,弯曲180°)显示接头完好,没有裂纹;焊缝系列温度冲击功Axv/J分别为:Axv(-40℃)=67J,Axv(-30℃)=73J;Axv(0℃)=95J,Axv(24℃)=105J。
Claims (2)
1.一种耐海水腐蚀埋弧焊丝,其特征是该焊丝由下列化学成分按所述质量百分比制成:Cu0.20-0.35%,Cr0.65-1.15%,Ni0.35-0.55%,Mo0.15-0.25%,C0.07-0.11%,Si0.07-0.22%,Mn1.0-1.38%,Nd0.05-0.1%,P≤0.012%,S≤0.012%,余量为铁和不可避免的杂质。
2.据权利要求1所述的耐海水腐蚀埋弧焊丝,其特征是由下列化学成分按所述质量百分比制成:Cu0.30%,Cr0.76%,Ni0.40%,Mo0.18%,C 0.09%,Si0.08%,Mn1.35%,Nd0.08%,P≤0.010%,S≤0.011%,余量为铁和不可避免的杂质。
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