CN102528318A

CN102528318A - 一种核电用气保焊丝

Info

Publication number: CN102528318A
Application number: CN201010597236XA
Authority: CN
Inventors: 傅博; 刘孟; 程钢
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种核电用气保焊丝，焊丝的化学成份按重量百分比为：C 0.06～0.12、Mn 1.60～2.10、Si 0.50～0.80、Ni 1.40～1.80、Ti0.1～0.3、S≤0.025、P≤0.025、Mo 0.15～0.5、B 0.001～0.006，余量为Fe及其它不可避免的杂质。焊接飞溅小，工艺良好；力学性能稳定，焊缝金属抗拉强度为620-735MPa，屈服强度≥415MPa，-29℃Akv8≥47；经过593℃-620℃不低于10小时退火处理后其强度和韧性仍能保证其强度和韧性同焊态同样要求。

Description

一种核电用气保焊丝

技术领域

本发明属于焊接材料领域，尤其涉及一种核电用气保焊丝。

背景技术

近年来，随着国内经济的高速发展，对能源的需求日益紧张，核能作为一种最为清洁、安全的能源，在国内有了较大的发展。气保焊作为一种高效的焊接方法，在各种钢结构建造中有着广泛的应用，不同的应用环境和不同的钢种要求相应的焊接材料有不同的特性与之相适应，核电用安全壳钢结构要求钢热处理后和轧制强度和冲击性能均不下降，建造标准上要求相应的焊接材料与钢种具有同样的性能。而国内的尚没有相应的焊丝与之配套，如CN200310108200.0耐候气体保护焊丝，低温冲击满足要求，但强度不够，CN01133651.x强度则超出核电安全壳焊接要求，且没有经过焊后长时间退火处理性能要求。如针对此种情况，本发明根据核电用钢的焊接应用要求，提出一种成分合理，制造简便的气保焊丝。

发明内容

为克服焊缝金属在低温下韧性下降和长时间退火后强度及韧性不足的问题，本发明提出了一种低温冲击韧性好且焊接工艺性能良好，适用核电结构用的气保焊丝。

本发明的目的是提出一种能克服上述技术不足的一种气保焊丝，在焊态及经过593℃～620℃不低于10小时退火处理后焊缝金属抗拉强度为620～735MPa，屈服强度≥415MPa，-29℃Akv8≥47，，焊接工艺性能良好，适用核电用钢焊接的气体保护焊丝。其特征是焊丝的化学成份按重量百分比为：C 0.06～0.12、Mn 1.60～2.10、Si 0.50～0.80、Ni 1.40～1.80、Ti 0.1～0.3、S≤0.025、P≤0.025、Mo 0.15～0.5、B0.001～0.006，余量为Fe及其它不可避免的杂质。

为满足核电用安全壳结构钢焊接应用要求，焊丝必须具有合适的合金体系，促使在焊缝金属中产生具有高密度位错的低碳贝氏体和针状铁素体组织，保证在高强度的同时具有良好的低温韧性，在经过593℃～620℃不低于10小时退火处理后，其强度和韧性仍能满足其焊接应用要求。

合金系的设计原则如下：1、充分利用Mo、Ni、B抑制先共析铁素体的产生，促进焊缝中针状铁素体组织形成，满足焊缝金属在焊态及焊后退火热处理后的强度及韧性要求。2、在未转变奥氏体晶粒内形成一定数量和大小的夹杂物作为针状铁素体的形核质点。当焊丝中的Mn、Si通过熔滴过渡时，进行脱氧反应形成氧化物夹杂，部分进入焊缝金属中，作为针状铁素体的形核质点。Ti的加入可在奥氏体晶粒内形成大量微细的Ti氧化物，促进针状铁素体形核。3、适合的焊缝金属淬透性，C、Mn、Si、Ni、Mo等合金元素的固溶强化作用，可以提高焊缝金属的淬透性，在适当范围内组合在一起，可以在经过593℃～620℃不低于10小时退火处理后，其强度和韧性仍能满足焊接应用要求。

本发明焊丝化学成份的设计原则说明如下：

C：C是调整焊缝金属强度的主要元素，必须保证焊丝中有一定的C含量，保证焊缝金属在焊态和焊后热处理后具有足够的强度；过高的碳含量将促进高碳马氏体形成，增加焊缝金属的冷裂敏感性。C取0.06～0.12是合适的。

Si：在气体保护焊接中，Si作为主要的脱氧元素之一是不可缺少的，Si是缩γ小区的元素，作为合金元素可以起到固溶强化的作用。当焊丝中Si的含量低于0.50时，脱氧不充分，使焊缝中氧含量过高；当焊缝中Si含量过高时，会使焊缝金属硬化，在锰与硅比例合适时，脱氧效果较好，且有助于改善韧性，因此，将Si含量控制在0.50～0.8是合适的。

Mn：Mn与Si起联合脱氧作用，脱氧反应产生的氧化物夹杂和氧硫复合夹杂可作为针状铁素体的形核质点，有助于细化晶粒，改善韧性，且Mn在焊缝金属中是使奥氏体稳定化元素，降低奥氏体向铁素体转变温度，充当固溶强化组元，提高焊缝金属的强度，锰的加入量控制在1.60～2.10比较适合。

Ni：Ni可以提高焊缝金属的韧性，尤其是提高焊缝金属的低温冲击韧性，降低脆性转变温度。同时Ni在焊缝金属中起着重要的强化作用，Ni使γ区扩展，减小了奥氏体与铁素体的自由能差，奥氏体至铁素体的转变温度明显降低，对贝氏体的转变有明显的推迟作用。铌的加入量控制在1.40～1.80比较适合。

Ti：Ti可以脱氧，在晶粒内部形成大量的微细氧化物，促进针状铁素体形成，但Ti易于氧化，收得率较低，因此需加入0.1～0.3的Ti，保证在焊缝金属中有一定的Ti含量，同时可以保证B在焊接中的一定的收得率。

Mo：添加Mo可减少焊缝中的先共析铁素体，增加针状铁素体的含量，细化晶粒。钼的加入量控制在0.15～0.5比较适合。

B：适量B与Mo联合加入时，可以抑制先共析铁素体产生，促进过冷奥氏体在中温区转变。硼的加入量控制在0.001～0.006比较适合。

氧(O)、氮(N)、硫(S)、磷(P)：焊缝金属中要严格控制氧氮含量，焊缝金属中氧含量为0.02％～0.03％，氮的含量为0.005％时，能够生成适量的氮化物和氧化物，有助于焊缝金属获得良好的低温韧性。硫磷是必须限制的杂质元素，S≤0.025、P≤0.025，尽量降低其含量有利于焊接性和韧性的改善。

本发明据有如下优点：1、焊接飞溅小，工艺良好；2、力学性能稳定，焊缝金属抗拉强度为620-735MPa，屈服强度≥415MPa，-29℃Akv8≥47。经过593℃-620℃不低于10小时退火处理后其强度和韧性仍能保证其强度和韧性同焊态同样要求。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式具体介绍：

采用0.5吨转炉，选用低S、P原料进行焊丝钢冶炼，冶炼过程中控制钢中O、N等气体含量，对冶炼过程工艺无特殊要求，具体的成分如表1所示。冶炼后将焊丝钢经盘圆轧制、拔丝、表面镀铜等工序加工成规格为Φ1.2mm，焊丝采用混合气体(80％Ar+20％C02)保护进行焊接熔敷金属试验，焊接工艺参数为焊接电流220-260A，焊接电压26-30V，气体流量20L/min，焊接线能量15-20KJ/cm，焊接熔敷金属试板规格及坡口形式见GB/T8810-1995，熔敷金属的力学性能见表2所示。表3为各实施例经过593℃-620℃不低于10小时退火处理焊丝熔敷金属性能。各实施例SA738焊接试验，SA738板厚规格32mm，X型对称坡口60°，焊接电流245A，焊接电压28V，焊接线能量18KJ/cm，检测焊接接头拉伸强度和冲击功，结果列入表4。各实施例SA738焊接试验经过610℃不低于10小时退火处理后检测焊接接头拉伸强度和冲击功，结果列入表5。

表1实施例焊丝堆焊的成分(％)

	C	Si	Mn	P	S	Ni	Mo	Ti	B
										实施例1	0.09	0.57	1.75	0.015	0.008	1.5	0.15	0.15	0.006
实施例2	0.08	0.72	1.85	0.018	0.010	1.7	0.3	0.2	0.005
										实施例2	0.06	0.72	1.85	0.018	0.010	1.7	0.45	0.25	0.002

表2实施例焊丝熔敷金属力学性能

表3退火处理焊丝熔敷金属性能

表4焊接接头拉伸强度和冲击功

表5退火处理后焊接接头拉伸强度和冲击功

Claims

1.一种核电用气保焊丝，其特征在于焊丝的化学成份按重量百分比为：C 0.06～0.12、Mn 1.60～2.10、Si 0.50～0.80、Ni1.40～1.80、Ti0.1～0.3、S≤0.025、P≤0.025、Mo 0.15～0.5、B 0.001～0.006，余量为Fe及其它不可避免的杂质。