CN103100801A - 一种高强高韧低合金调质压力容器钢用自动埋弧横焊焊丝 - Google Patents
一种高强高韧低合金调质压力容器钢用自动埋弧横焊焊丝 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高强高韧低合金调质压力容器钢用自动埋弧横焊焊丝，主要包括C、Si、Mn、S、P、Ni、Mo、Cu、Cr、Ti、B等化学成分，用于高强度高韧性低合金调质压力容器钢横焊位的自动埋弧焊（SAW），配合熔炼型焊剂使用。本发明焊丝可用于640MPa以上强度级别的高强度高韧性低合金调质压力容器钢横焊位的焊接，与熔炼型焊剂匹配，采用SAW焊接，具有良好的焊接工艺性能，焊接效率高，焊缝具有高强度、高韧性，良好的低温冲击韧性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强高韧低合金调质压力容器钢用自动埋弧横焊焊丝。
背景技术
随着国民经济的高速发展，工业领域结构调整进一步加快，产业转型加速升级，能源需求日益增大，火电项目逐渐萎缩，而核电项目进行得如火如荼。据不完全统计，目前，我国在运核电机组13台，总装机达到1080万千瓦，在建机组达28台，装机容量达3097万千瓦。虽然受到日本核泄漏事故的影响，我国核电已开工项目有所延期，但在2015年之前基本可以完成，届时装机总容量将达到4000余万千瓦。同时，业内普遍预期2020年我国核电装机容量目标将至少达到7000万千瓦。正是基于强大的市场需求，国内几家大型的钢铁企业如宝钢、济钢等相继为核电工程成功开发了一些专用压力容器钢材，如ASME标准SA738Gr.B钢板，它具有较高的强度、良好的塑韧性和焊接性能，是第三代核电技术AP1000中核反应堆安全壳用钢板，用于制造核反应堆厂房钢质安全壳，是核电站防止核辐射的最后一道安全屏障。
而针对这种高强度高韧性低合金调质压力容器钢在工程实际运用中没有专用的自动埋弧横焊焊丝，这大大影响了工程的进度，增加了工人的劳动强度，为此，迫切需要开发匹配的焊丝来改善这一状况。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强高韧低合金调质压力容器钢（如SA738Gr.B钢）用自动埋弧横焊焊丝，专门用于高强度高韧性低合金调质压力容器钢横焊位的自动埋弧焊（SAW），配合熔炼型焊剂使用。
一种高强高韧低合金调质压力容器钢用自动埋弧横焊焊丝，主要包括以下重量配比的化学成分：
C：0.04％～0.07％
Si：0.20～0.60％
Mn：1.25～2.25％
S：≤0.010％
P：≤0.005％
Ni：0.70～1.10％
Mo：0.40～0.65％
Cu：≤0.35％
Cr：≤0.25％
Ti：≤0.12％
B：0.0028～0.006％
余量为Fe。
所述焊丝直径为2.4mm～5.0mm。
本发明提供的焊丝中各化学成分具有如下作用：
C：C的重量控制在0.04％～0.07％，主要是因为C元素的含量对焊缝的强韧性及其组织有较大影响。过高的C含量会促进高碳马氏体的形成、珠光体比例的增加，焊缝韧性的下降，焊缝金属增加冷裂纹的敏感性；过低的C含量则使焊缝强度降低，铁素体比例升高。
Si：Si的重量控制在0.20％～0.60％，主要因为Si 具有脱氧作用，是重要的脱氧剂。适量的Si会对降低焊缝中的氧含量、提高焊缝金属的韧性有重要作用，但过量的Si会导致焊缝韧性降低。
Mn：Mn是重要的脱氧剂和脱硫剂，同时也是焊缝金属重要的合金元素，是焊缝强韧性的重要元素，过高的Mn含量易造成Mn的偏析，产生M-A组织，降低焊缝金属韧性，过低则易导致脱氧脱硫不充分，同时焊缝金属强度不足，故把Mn含量控制在1.25％～2.25％。
S、P：S、P是有害元素，对焊缝金属在低温下的韧性不利，在实际生产中应尽量降低其含量，故S：≤0.010％；P：≤0.005％。
Ni：Ni是焊缝金属中重要的合金元素，它有利于提高焊缝金属的低温韧性，降低脆性转变温度，当它含量过高时会焊丝强度及硬度提高，成本升高，并且会增大热裂敏感性，故控制在0.70％～1.10％。
Mo：Mo是固溶强化的主要元素，可以提高显著提高焊缝金属强度及改善焊缝组织性能，但它易与其他元素结合生成碳化物，含量过高时将会对韧性产生不利影响，故控制在0.40％～0.65％。
Cu：Cu的含量控制在≤0.35％，它同样以固溶强化方式提高焊缝强度，降低针状铁素体起始转变温度，提高针状铁素体含量，过高时会焊缝韧性不利。
Cr：Cr对焊缝金属强韧性影响较大，能明显提高焊缝强度，并有细化铁素体晶粒的作用，但过高时会导致焊缝金属冷裂纹敏感性增加，因此其含量控制在≤0.25％以内。
Ti：Ti可细化焊缝金属组织，是强脱氧剂，对降低焊缝 金属中的含氧量有重要作用，同时能提高电弧的稳定性，还可以改善施焊时抗气孔性和提高低温冲击韧性，其氧化物为造渣剂，有利于焊缝成型和减少飞溅，因此其含量控制在≤0.12％以内。
B：B元素的含量控制在0.0028％～0.006％，固溶的B能控制先共析铁素体的析出，推迟奥氏体向铁素体转变温度，有利于晶粒内针状铁素体形成。
上述焊丝的生产工艺，主要包括转炉、精炼、模铸、轧制、吐丝、集卷、粗拉、精拉、镀铜、层绕包装，其特征在于：选用S、P含量低的原材料，控制入炉铁水硫含量，添加Si、Mn、Ni、Mo、Cu、Cr、Ti、B合金元素，冶炼出合格的钢水，再生产出直径为2.4mm～5.0mm的焊丝。
上述焊丝用于高强度高韧性低合金调质压力容器钢横焊位的自动埋弧焊（SAW），配合熔炼型焊剂使用的用途。
本发明的有益效果：本发明焊丝可用于640MPa以上强度级别的高强度高韧性低合金调质压力容器钢横焊位的焊接，与熔炼型焊剂匹配，采用SAW焊接，具有良好的焊接工艺性能，焊接效率高，焊缝具有高强度、高韧性，良好的低温冲击韧性。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但实施例并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
生产工艺：
按本发明的成分设计进行焊丝盘条生产，选用S、P含量 低的原材料，控制入炉铁水硫含量，添加Si、Mn、Ni、Mo、Cu、Cr、Ti、B合金元素，冶炼出合格的钢水，再生产焊丝，其工艺过程主要包括：转炉→精炼→模铸→轧制→吐丝→集卷→粗拉→精拉→镀铜→层绕包装，生产出直径为4.0mm的成品焊丝。
化学成分测试：
焊丝熔敷金属的化学成分经DF-200直读光谱仪、ZY-HWC9型高频红外碳硫分析仪分析，结果见表1。
表1实施例一熔敷金属的化学成分(Wt%，余量为Fe)
| 成分 | C | Si | Mn | Ni | Mo | Cu |
| 含量 | 0.04 | 0.25 | 1.56 | 0.0.7 | 0.52 | 0.32 |
| 成分 | Cr | Ti | B | S | P | |
| 含量 | 0.25 | 0.10 | 0.003 | 0.008 | 0.004 |
力学性能测试：
焊丝熔敷金属的力学性能通过WEW-300B微机屏显液压万能试验机、JBC-300C微机控制全自动冲击试验机等设备进行了拉伸、冲击试验，测定结果见表2。
表2实施例一焊丝熔敷金属力学性能
实施例2
生产工艺：
同实施例1，焊丝直径为2.4mm。
化学成分：焊丝熔敷金属的化学成分经DF-200直读光谱仪、ZY-HWC9型高频红外碳硫分析仪分析，结果见表3。
表3实施例二熔敷金属的化学成分(Wt%，余量为Fe)
| 成分 | C | Si | Mn | Ni | Mo | Cu |
| 含量 | 0.07 | 0.20 | 2.25 | 1.10 | 0.40 | 0.35 |
| 成分 | Cr | Ti | B | S | P | |
| 含量 | 0.22 | 0.09 | 0.006 | 0.01 | 0.005 |
力学性能：焊丝熔敷金属的力学性能通过WEW-300B微机屏显液压万能试验机、JBC-300C微机控制全自动冲击试验机等设备进行了拉伸、冲击试验，测定结果见表4。
表4实施例2焊丝熔敷金属力学性能
实施例3
生产工艺：
同实施例1，焊丝直径为5mm。
化学成分：焊丝熔敷金属的化学成分经DF-200直读光谱仪、ZY-HWC9型高频红外碳硫分析仪分析，结果见表5。
表5实施例3熔敷金属的化学成分(Wt%，余量为Fe)
| 成分 | C | Si | Mn | Ni | Mo | Cu |
| 含量 | 0.05 | 0.60 | 1.25 | 0.76 | 0.65 | 0.28 |
[0060]
| 成分 | Cr | Ti | B | S | P | |
| 含量 | 0.19 | 0.12 | 0.004 | 0.006 | 0.003 |
力学性能：焊丝熔敷金属的力学性能通过WEW-300B微机屏显液压万能试验机、JBC-300C微机控制全自动冲击试验机等设备进行了拉伸、冲击试验，测定结果见表6。
表6实施例3焊丝熔敷金属力学性能
由表2、表4、表6可知，本发明焊丝经工艺试验，在焊后热处理状态下，焊缝熔敷金属抗拉强度Rm室温下达到640MPa以上，150℃时达到605MPa以上；Rp0.2在室温时达到560MPa以上，150℃时达到380MPa以上；伸长率在室温时为24%以上，150℃时为26%以上，断面收缩率在室温时为58%以上，150℃时为64%以上；在-45℃时冲击吸收能量平均值大于95J。
Claims (4)
1.一种高强高韧低合金调质压力容器钢用自动埋弧横焊焊丝，主要包括以下重量配比的化学成分：
C：0.04％～0.07％
Si：0.20～0.60％
Mn：1.25～2.25％
S：≤0.010％
P：≤0.005％
Ni：0.70～1.10％
Mo：0.40～0.65％
Cu：≤0.35％
Cr：≤0.25％
Ti：≤0.12％
B：0.0028～0.006％
余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种高强高韧低合金调质压力容器钢用自动埋弧横焊焊丝，其特征在于：所述焊丝直径为2.4mm～5.0mm。
3.根据权利要求1所述的焊丝的生产工艺，其特征在于：主要包括转炉、精炼、模铸、轧制、吐丝、集卷、粗拉、精拉、镀铜、层绕包装，其特征在于：选用S、P含量低的原材料，控制入炉铁水硫含量，添加Si、Mn、Ni、Mo、Cu、Cr、Ti、B合金元素，冶炼出合格的钢水，再生产出直径为2.4mm～5.0mm的焊丝。
4.根据权利要求1所述的焊丝的用途，其特征在于：用于高强度高韧性低合金调质压力容器钢横焊位的自动埋弧焊，配合熔炼型焊剂使用的用途。
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