CN107234365A - 一种用于海工齿条钢q690焊接的埋弧焊用焊接材料 - Google Patents

一种用于海工齿条钢q690焊接的埋弧焊用焊接材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊丝与焊剂，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C≤0.15％，Mn1.50‑2.20％，Si≤0.30％，Cr≤0.20％，Ni2.0‑4.0％，Mo0.5‑1.5％，Cu≤0.20％，Ti≤0.15％，余量为Fe；所述焊剂由以下按照质量百分比的原料组成：SiO2和TiO2 8‑20％，MnO和Al2O3 10‑30％，CaO和MgO 30‑50％，CaF2 15‑40％。本发明采用Mn‑Ni‑Mo合金体系，并添加适量的微量元素，可以更好的稳定焊缝金属的冲击韧性和改善焊接工艺性能，通过对焊剂渣系和碱度的调整，来提高焊缝金属的低温冲击韧性并保证焊接过程中良好的焊接工艺性能。

Description

一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，具体是一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料。
背景技术
海工装备桩腿齿条钢均为大厚度，最大厚度可达210mm，材料具有优良的抗层状撕裂性能。因此，对焊接接头的抗层状撕裂性能提出了相应的要求，为了保证接头的抗层状撕裂性能，要求配套焊材的S、P含量尽可能低；另外，桩腿现场组装焊时，工作环境较为恶劣，大气湿度很大，对控制接头的扩散氢提出了严苛的要求，对配套焊材的氢含量要严格控制。现有Mn-Ni-Cr-Mo体系的用于焊接Q690结构钢的埋弧焊焊丝焊剂。由于海工齿条钢用Q690材料的强度和冲击韧性要求更高，现有的产品在强度和冲击要求方面不能满足要求，故需开发一种新型的可用于海工齿条钢Q690的埋弧焊焊丝焊剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊丝与焊剂，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C≤0.15％，Mn1.50-2.20％，Si≤0.30％，Cr≤0.20％，Ni2.0-4.0％，Mo0.5-1.5％，Cu≤0.20％，Ti≤0.15％，余量为Fe；所述焊剂由以下按照质量百分比的原料组成：SiO2和TiO2 8-20％，MnO和Al2O3 10-30％，CaO和MgO 30-50％，CaF2 15-40％。
作为本发明进一步的方案：所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C≤0.12％，Mn1.70-2.00％，Si≤0.30％，Cr≤0.20％，Ni2.5-3.5％，Mo0.8-1.2％，Cu≤0.20％，Ti≤0.15％，余量为Fe。
作为本发明进一步的方案：SiO2和TiO2的质量比为1∶0.5-5。
作为本发明进一步的方案：MnO和Al2O3的质量比为1∶2-5。
作为本发明进一步的方案：CaO和MgO的质量比为1∶0.8-2。
作为本发明进一步的方案：所述焊剂碱度2.5-3。
作为本发明进一步的方案：所述焊剂碱度2.8。
作为本发明进一步的方案：将原料按质量百分比称好，投入混合机混合10-30min，使其充分均匀；将混合完毕的原料使用粘结剂造粒，筛选10-60目合格颗粒，经250℃-350℃烘干；置入高温烧结炉经650-750℃烧结1.5-2h，出料冷却即焊剂。
作为本发明进一步的方案：所述焊剂由以下按照质量百分比的原料组成：SiO2和TiO210-18％，MnO和Al2O3 15-25％，CaO和MgO 35-45％，CaF2 20-35％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在现有Mn-Ni-Cr-Mo合金体系基础上，不添加Cr元素，并适当提高其他元素的含量来弥补Cr的强度损失；通过多批次焊丝成份调整，使焊缝金属性能满足海工齿条钢Q690的相关性能要求。通过C、Mn、Mo控制焊缝金属的强度，通过Ni、Ti及微量元素的控制来提高焊缝进行的冲击韧性。
本发明为氟碱型焊剂，碱度约为(BIIW)2.8。按照本发明对焊剂调整，焊剂中不添加合金元素，主要考虑焊接工艺和焊缝金属冲击韧性，并对焊剂进行定型。焊剂的冶金特性为中性，与相应的焊丝匹配用于造船及海洋工程等结构的焊接。具有较好的焊接工艺性能，焊缝成形美观，表面光滑，脱渣容易；焊缝具有较低的扩散氢含量，可满足H5的要求；焊缝有较低的杂质及硫磷含，因此具有较高的低温冲击韧性。
本发明的特点如下所述：
1.本发明采用Mn-Ni-Mo合金体系，并添加适量的微量元素。在原有合金体系基础上去掉了Cr元素，可以更好的稳定焊缝金属的冲击韧性和改善焊接工艺性能。
2.海工齿条钢Q690钢材的焊接具有高强高韧性的要求，由于新发明的焊丝中不采用Cr进行强化，因此，该发明的主要问题就是在不添加Cr的条件下如何通过其他元素的组合来达到要求的强度和低温冲击韧性。
3.通过逐步调整Mn、Ni、Mo合金元素的含量，使焊缝金属的强度满足技术要求，此外通过对焊剂渣系和碱度的调整，来提高焊缝金属的低温冲击韧性并保证焊接过程中良好的焊接工艺性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊丝与焊剂，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C0.15％，Mn1.50％，Si0.30％，Cr0.20％，Ni2.0％，Mo0.5％，Cu0.20％，Ti0.15％，余量为Fe；所述焊剂由以下按照质量百分比的原料组成：SiO2和TiO2 8％，MnO和Al2O3 30％，CaO和MgO 47％，CaF2 15％；碱度2.5-3。SiO2和TiO2的质量比为1∶0.5。MnO和Al2O3的质量比为1∶2。CaO和MgO的质量比为1∶0.8。将原料按质量百分比称好，投入混合机混合10min，使其充分均匀；将混合完毕的原料使用粘结剂造粒，筛选10目合格颗粒，经250℃烘干；置入高温烧结炉经650℃烧结1.5h，出料冷却即焊剂。
SiO2和TiO210％，MnO和Al2O3 20％，CaO和MgO 50％，CaF2 20％；碱度2.5-3。
实施例2
本发明实施例中，一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊丝与焊剂，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C0.14％，Mn2.20％，Si0.20％，Cr0.15％，Ni4.0％，Mo1.5％，Cu0.15％，Ti0.14％，余量为Fe；所述焊剂由以下按照质量百分比的原料组成：SiO2和TiO2 20％，MnO和Al2O3 10％，CaO和MgO 30％，CaF2 40％；碱度2.5-3。SiO2和TiO2的质量比为1∶5。MnO和Al2O3的质量比为1∶5。CaO和MgO的质量比为1∶2。将原料按质量百分比称好，投入混合机混合30min，使其充分均匀；将混合完毕的原料使用粘结剂造粒，筛选60目合格颗粒，经350℃烘干；置入高温烧结炉经750℃烧结2h，出料冷却即焊剂。
实施例3
本发明实施例中，一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊丝与焊剂，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C0.12％，Mn1.70％，Si0.30％，Cr0.20％，Ni2.5％，Mo0.8％，Cu0.20％，Ti0.15％，余量为Fe；所述焊剂由以下按照质量百分比的原料组成：SiO2和TiO2 10％，MnO和Al2O3 20％，CaO和MgO 50％，CaF2 20％；碱度2.5-3。SiO2和TiO2的质量比为1∶1。MnO和Al2O3的质量比为1∶2.5。CaO和MgO的质量比为1∶。将原料按质量百分比称好，投入混合机混合15min，使其充分均匀；将混合完毕的原料使用粘结剂造粒，筛选20目合格颗粒，经280℃烘干；置入高温烧结炉经680℃烧结1.6h，出料冷却即焊剂。
实施例4
本发明实施例中，一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊丝与焊剂，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C0.12％，Mn2.00％，Si0.30％，Cr0.12％，Ni3.5％，Mo1.2％，Cu0.13％，Ti≤0.12％，余量为Fe；所述焊剂由以下按照质量百分比的原料组成：SiO2和TiO2 10％，MnO和Al2O3 25％，CaO和MgO 45％，CaF2 20％；碱度2.5-3。SiO2和TiO2的质量比为1∶0.5-5。MnO和Al2O3的质量比为1∶2-5。CaO和MgO的质量比为1∶0.8-2。将原料按质量百分比称好，投入混合机混合10-30min，使其充分均匀；将混合完毕的原料使用粘结剂造粒，筛选10-60目合格颗粒，经250℃-350℃烘干；置入高温烧结炉经650-750℃烧结1.5-2h，出料冷却即焊剂。
实施例5
本发明实施例中，一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊丝与焊剂，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C0.10％，Mn1.80％，Si0.22％，Cr0.16％，Ni3.2％，Mo1.1％，Cu0.16％，Ti0.11％，余量为Fe；所述焊剂由以下按照质量百分比的原料组成：SiO2和TiO2 18％，MnO和Al2O3 15％，CaO和MgO 35％，CaF2 32％；碱度2.5-3。SiO2和TiO2的质量比为1∶4。MnO和Al2O3的质量比为1∶3。CaO和MgO的质量比为1∶1.5。将原料按质量百分比称好，投入混合机混合25min，使其充分均匀；将混合完毕的原料使用粘结剂造粒，筛选20目合格颗粒，经320℃烘干；置入高温烧结炉经720℃烧结1.8h，出料冷却即焊剂。
实施例6
本发明实施例中，一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊丝与焊剂，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C0.08％，Mn1.95％，Si0.15％，Cr0.10％，Ni3.0％，Mo1.0％，Cu0.08％，Ti0.06％，余量为Fe；所述焊剂由以下按照质量百分比的原料组成：SiO2和TiO2 10％，MnO和Al2O3 20％，CaO和MgO 35％，CaF2 35％；碱度2.5-3。SiO2和TiO2的质量比为1∶2。MnO和Al2O3的质量比为1∶3。CaO和MgO的质量比为1∶1.2。将原料按质量百分比称好，投入混合机混合20min，使其充分均匀；将混合完毕的原料使用粘结剂造粒，筛选30目合格颗粒，经300℃烘干；置入高温烧结炉经700℃烧结1.7h，出料冷却即焊剂。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊丝与焊剂，其特征在于，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C≤0.15％，Mn1.50-2.20％，Si≤0.30％，Cr≤0.20％，Ni2.0-4.0％，Mo0.5-1.5％，Cu≤0.20％，Ti≤0.15％，余量为Fe；所述焊剂由以下按照质量百分比的原料组成：SiO2和TiO2 8-20％，MnO和Al2O3 10-30％，CaO和MgO 30-50％，CaF2 15-40％。
2.根据权利要求1所述的用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，其特征在于，所述焊丝由以下按照质量百分比的成分组成：C≤0.12％，Mn1.70-2.00％，Si≤0.30％，Cr≤0.20％，Ni2.5-3.5％，Mo0.8-1.2％，Cu≤0.20％，Ti≤0.15％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，其特征在于，SiO2和TiO2的质量比为1∶0.5-5。
4.根据权利要求1所述的用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，其特征在于，MnO和Al2O3的质量比为1∶2-5。
5.根据权利要求1所述的用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，其特征在于，CaO和MgO的质量比为1∶0.8-2。
6.根据权利要求1所述的用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，其特征在于，所述焊剂碱度2.5-3。
7.根据权利要求1所述的用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，其特征在于，所述焊剂碱度2.8。
8.根据权利要求1所述的用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，其特征在于，将原料按质量百分比称好，投入混合机混合10-30min，使其充分均匀；将混合完毕的原料使用粘结剂造粒，筛选10-60目合格颗粒，经250℃-350℃烘干；置入高温烧结炉经650-750℃烧结1.5-2h，出料冷却即焊剂。
9.根据权利要求1所述的用于海工齿条钢Q690焊接的埋弧焊用焊接材料，其特征在于，所述焊剂由以下按照质量百分比的原料组成：SiO2和TiO2 10-18％，MnO和Al2O3 15-25％，CaO和MgO 35-45％，CaF2 20-35％。
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