一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧药芯焊丝制造技术

一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧药芯焊丝，属于材料加工焊接材料领域。其粉体药芯的组分及各组分的质量百分含量是：钛铁:1‑2，钼铁：2‑3，电解锰：6‑8，金属镍粉：9‑11，硅铁：2‑3，铁粉：余量；药芯焊丝外皮带材为SPCC钢带；粉体药芯在空心焊丝中的填充率为28‑32％。采用埋弧焊制备焊接合金工艺,焊接工艺参数为：电压28‑35V；电流450‑550A；层间温度120‑160℃；焊丝伸出导电嘴的距离：40‑50mm。具有大于800MPa的抗拉强度，优良的抗低温冲击韧性，能够适用于高载荷的结构部件，例如钻油平台的提升桩腿等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料加工焊接材料领域，涉及一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧焊接药芯焊丝，在海洋石油钻采平台桩腿等重载结构中使用。
技术介绍
抗拉强度与低温冲击韧性不达标是造成石油钻采平台桩腿失效的主要原因之一，给石油钻采带来巨大的风险和材料消耗。在现代工业和技术发展中，石油钻采承载结构在使用中面对越来越恶劣的环境,对材料抗拉强度和耐低温冲击性能要求越来越高。高强度焊接合金在一定冲击力的作用下的抗拉性能取决于很多因素,主要决定于其合金构成及基底组织。为了应对大载荷及低温冲击的复杂工作环境,要求焊接金属既有与母材匹配的抗拉强度又有理想的低温冲击韧性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧焊接药芯焊丝。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：为了提高焊接合金的抗拉强度加入一定的镍与钼元素；为了改善焊接合金的韧性和抗裂性，减少碳的含量，并加入Mn元素作为奥氏体化元素使焊接合金的基体中物相主要为铁素体和奥氏体，同时由于Mn的加入，焊接合金在冲击条件下还有自我硬化能力，更为重要的是，少量Ti元素的加入，极大的细化了组织晶粒，晶粒细化带来的晶界加密,进一步提高了抗拉强度。基于上述技术构想，本专利技术的一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧焊接药芯焊丝，其特征在于，其粉体药芯的组分及各组分的质量百分含量(％)是：钛铁:1-2，钼铁：2-3，电解锰：6-8，金属镍粉：9-11，硅铁：2-3，铁粉：余量；药芯焊丝外皮带材为SPCC钢带；粉体药芯在空心焊丝即外皮带材中的填充率为30-35％。所述钛铁的组分及各组分百分比为Ti30-40％，Fe余量；钼铁的组分及各组分百分比为Mo55-60％，C≤0.1％，Fe余量；电解锰的组分为Mn99.5％，C≤0.08％，余量杂质；金属镍粉的组分为Ni99.8％，余量杂质；硅铁的组分为Si40-45％，Fe余量。采用本专利技术上述药芯焊丝制备一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧焊接药芯焊丝的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，按照上述粉芯配比药芯轧制焊丝，得到直径4.0mm的粉芯丝材；步骤2，采用埋弧焊制备焊接合金工艺，焊接工艺参数为：电压28-35V；电流450-550A；层间温度120-160℃；焊丝伸出导电嘴的距离：40-50mm。步骤2所述焊接工艺进行优化，将焊接工艺参数设定为：电压30-32V；电流480-520A；层间温度140-150℃；焊丝伸出导电嘴的距离：42-45mm。优选所述药芯焊丝，焊丝各组分范围优选如下：钛铁1.2％，钼铁2.8％，电解锰6％，金属镍粉10％，硅铁2.5％，铁粉余量。在焊接合金中形成的合金元素的含量在如下范围内：Mo：0.6-0.7wt.％；Mn：1.4～2wt.％；Ti：0.05～0.2wt.％；Ni:2-2.5wt.％；C：0.05～0.1wt.％；Fe：余量；药芯焊丝中主要成分作用如下:钛：细化晶粒，能提高熔敷金属的抗拉强度。锰：奥氏体化元素，使焊接后的金属基体物相主要为铁素体和奥氏体，不产生马氏体，并在冲击环境下，产生冲击硬化。钼：提高熔敷金属的抗拉强度,减少熔敷金属的高温回火脆性。固溶在基体中的钼原子能增强基体的强度,提高熔敷金属的抗拉强度。碳：使基体获得一定的强度。用本专利技术研制的药芯焊丝制备的焊接合金含有大于800MPa的抗拉强度，较高的低温冲击韧性。结果表明焊接工艺性良好，焊接后金属在一定冲击条件下，抗拉性能和抗冲击性能优良，实现了专利技术目的。附图说明图1为实例焊接的现场照片。具体实施方式本专利技术的焊丝是通过以下方法实现的：选用16×0.8(宽度为16mm，厚度为0.8mm)的SPCC钢带。先将其轧成U形。按照药芯配比设计配成药粉，加粉轧制并减径成直径4.0mm的焊丝。实施例1、ZS80M一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧焊接药芯焊丝，所述粉体药芯的配比是：钛铁1.2％，钼铁2.8％，电解锰6％，金属镍粉10％，硅铁2.5％，铁粉余量，填粉率为31％。将焊接工艺参数设定为：电压32V；电流490A；层间温度145℃；焊丝伸出导电嘴的距离：45mm。选用高碱性埋弧焊剂ZSHJ801。上述工艺制备的焊接合金成分见表1,现场焊接见图1，焊缝力学性能见表2。对实例所制备焊接合金进行化学成分测试与力学性能测试。化学成分见表1，力学性能结果见表2，焊接工艺参数见表3。在上述实施例中，所述钛铁的组分及各组分百分比为Ti30-40％，Fe余量；钼铁的组分及各组分百分比为Mo55-60％，C≤0.1％，Fe余量；电解锰的组分为Mn99.5％，C≤0.08％，余量杂质；金属镍粉的组分为Ni99.8％，余量杂质；硅铁的组分为Si40-45％，Fe余量。表1为熔敷金属的化学成分表表2为熔敷金属的力学性能表表2表3为焊接参数焊丝直径(mm)焊接电流(A)焊接电压(V)层间温度(℃)4.049032145本专利技术的焊丝不受上述实例的限制，任何在本专利技术的权利要求书要求保护的范围内的改进和变化都在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧焊接药芯焊丝，其特征在于，其粉体药芯的组分及各组分的质量百分含量(％)是：钛铁:1‑2，钼铁：2‑3，电解锰：6‑8，金属镍粉：9‑11，硅铁：2‑3，铁粉：余量；药芯焊丝外皮带材为SPCC钢带；粉体药芯在空心焊丝即外皮带材中的填充率为30‑35％。

【技术特征摘要】
1.一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧焊接药芯焊丝，其特征在于，其粉体药芯的组分及各组分的质量百分含量(％)是：钛铁:1-2，钼铁：2-3，电解锰：6-8，金属镍粉：9-11，硅铁：2-3，铁粉：余量；药芯焊丝外皮带材为SPCC钢带；粉体药芯在空心焊丝即外皮带材中的填充率为30-35％。2.按照权利要求1所述的一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧焊接药芯焊丝，其特征在于，钛铁1.2％，钼铁2.8％，电解锰6％，金属镍粉10％，硅铁2.5％，铁粉余量。3.按照权利要求1所述的一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧焊接药芯焊丝，其特征在于，所述钛铁的组分及各组分百分比为Ti30-40％，Fe余量。4.按照权利要求1所述的一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧焊接药芯焊丝，其特征在于，钼铁的组分及各组分百分比为Mo55-60％，C≤0.1％，Fe余量。5.按照权利要求1所述的一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨佰超，邹付兵，杨鸿熙，任勇，
申请(专利权)人：北京智双科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11