一种熔敷金属可抗热处理的低合金埋弧焊丝制造技术

本发明专利技术公开了一种熔敷金属可抗热处理的低合金埋弧焊丝，包括以下质量百分比组分：C≤0.05％，Si≤0.18％，Mn0.8～1.8％，S≤0.01％，P≤0.01％，Cu 0.1～0.25％，Cr 0.1～0.25％，Ni 1.0～3.0％，Mo0.5～1.5％，Ti+Re 0.02～0.1％，且0.8≤Re/Ti≤1.2，其余为Fe及不可避免的杂质元素。本发明专利技术使熔敷金属能够满足在不同热处理工艺(650℃，1h；580℃，4h；620℃，10h)前后均具备稳定的强韧性能，热处理态的抗拉强度相比焊态下降15％以内，热处理态低温冲击功相比焊态下降30％以内。

【技术实现步骤摘要】
一种熔敷金属可抗热处理的低合金埋弧焊丝
本专利技术涉及一种合金埋弧焊丝，特别是涉及一种熔敷金属可抗热处理的低合金埋弧焊丝。
技术介绍
焊后热处理是一种常见的焊接后处理手段，主要目的在于松弛焊接残余应力，减小畸变，释放焊缝中有害气体，最终改善母材和接头性能。在现有相关
中，通过焊后热处理，以获得强韧性良好的焊接结构性能是最普遍的要求。例如，在油气输送管线制造中，热煨弯管必须经过高温回火(550℃-650℃，1h)才能保证焊缝具备足够的抗拉强度和低温韧性(最低达-40℃)；在低温压力容器制造中，焊接熔敷金属需经长时间热处理(580℃，4h)后，仍具备良好的抗拉强度和低温韧性(一般为-50℃)；在压水堆核电站核岛主设备焊接中，蒸汽发生器等部件的焊接熔敷金属在热处理(620℃，10h)后强度和低温韧性没有明显降低，且达到核电设计技术条件。但是，已有技术报道的低合金焊丝制备的熔敷金属(如公开号为CN103350289A、CN102728966A、CN1433869A等的中国专利)仅能保证焊态下的熔敷金属的强韧性满足要求，无法保证热处理后的熔敷金属性能。公开号为CN102019517A、CN108213770A、CN108188614A的中国专利报道了改善或者提高热处理后熔敷金属抗拉强度的方法，但这些都属于不锈钢或者镍基合金，不属于低合金范畴。公开号为CN106425164A的中国专利公布了一种-50℃低温球罐用高强度焊条，其制备的熔敷金属经热处理后仍具备优异的强韧性能，但是这种专用焊条制备的熔敷金属并不具备通用性，无法保证在更高温度(如620℃)热处理、或更长时间(如10h)后的熔敷金属性能。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种熔敷金属可抗热处理的低合金埋弧焊丝，使熔敷金属能够满足在不同热处理工艺(650℃，1h；580℃，4h；620℃，10h)前后均具备稳定的强韧性能，达到管线、低压容器、核电等领域的技术要求。本专利技术技术方案如下：一种熔敷金属可抗热处理的低合金埋弧焊丝，包括以下质量百分比组分：C≤0.05％，Si≤0.18％，Mn0.8～1.8％，S≤0.01％，P≤0.01％，Cu0.1～0.25％，Cr0.1～0.25％，Ni1.0～3.0％，Mo0.5～1.5％，Ti+Re0.02～0.1％，且0.8≤Re/Ti≤1.2，其余为Fe及不可避免的杂质元素。优选的，所述Ti的质量百分比为0.01～0.05％，Re的质量百分比为0.01～0.05％。优选的，所述Re为稀土元素La、Ce、Y中的一种或几种。进一步的，所述熔敷金属可抗热处理的低合金埋弧焊丝与碱度在20以内的CaF2-SiO2系烧结焊剂进行埋弧焊接后得到的熔敷金属的O的质量百分比为0.02～0.04％，且1.5≤(Ti+Re)/O≤2.5。本专利技术中各个元素的作用如下：Ti，Re：钛和稀土元素在本专利技术中的关键元素。一方面，钛和稀土元素对净化熔敷金属的洁净度有利；另一方面，钛和稀土在熔敷金属中和氧结合，形成弥散分布的氧化物夹杂，为熔敷金属中细晶铁素体形核创造条件；此外，钛和稀土形成的氧化物夹杂具有较高熔点，受高温热处理的影响较小，成为细晶铁素体的二次形核中心，对高温热处理后的熔敷金属具有细晶强化和提高低温韧性的作用。控制Re/Ti在0.8～1.2，形成Re-Ti-O型复合夹杂物，保证了夹杂物尺寸在1μm以内，避免产生Re-O或者Ti-O型易集聚长大成对强韧性能有害的大尺寸夹杂物。并且作为优选的，熔敷金属中的O在0.02～0.04％，(Re+Ti)/O在1.5～2.5以内，可使纳米级夹杂物达到足够密度，从而保证熔敷金属在焊态和热处理态的强韧性能。C：适量碳元素对熔敷金属有强化作用，且可形成弥散分布的碳化物提高材料的蠕变性能，但过高的碳含量会导致过多的合金元素析出，并使熔敷金属在后续热处理过程中强度、韧性稳定性变差。同时，较高的碳含量会使焊接性变差。Si：焊接过程中的有效脱氧元素，并且在焊剂中也有硅元素添加。Mn：锰元素是良好的脱氧和脱硫剂，可有效降低杂质含量，同时对熔敷金属有重要的强化作用，但锰元素含量太高会降低高温铁素体的稳定性。S，P：硫和磷为熔敷金属中的杂质元素，一般易在晶界偏聚或形成低熔点产物，严重影响熔敷金属的强韧性能和抗热处理能力。Cu：铜元素在焊态下以ε-Cu粒子析出，弥散分布在晶界和晶内，可阻止亚晶界的迁移而提高蠕变强度。但当铜含量过高时，ε-Cu在热处理中易聚集粗化，减弱强化效果，并且对韧性不利。Cr：适量铬元素对熔敷金属高温热处理后性能有利，能显著提高高温持久强度和蠕变强度，在基体中起到固溶强化作用，但铬元素过高反而降低焊缝韧性。Ni：镍元素在低合金钢焊缝中是提高熔敷金属低温韧性的关键元素，但镍含量过高时Ac1点显著降低，使熔敷金属在高温热处理后重新形成奥氏体，粗化再结晶晶粒的尺寸，且镍含量成本较高。Mo：钼元素在低合金钢中具有提高熔敷金属强度，细化晶粒，改善焊缝韧性的效果。熔敷金属经高温热处理后，钼元素在晶界偏聚，能够有效净化晶界，避免S/P等杂质原子的聚集，从而提高熔敷金属高温热处理后的强韧性能。本专利技术技术方案与现有技术相比，可实现以下有益效果：(1)熔敷金属焊态组织由尺寸细晶铁素体为主(晶粒尺寸≤3μm的占体积百分比≥81％)，热处理态组织仍以铁素体为主，但细晶铁素体相比焊态含量增加(平均晶粒尺寸≤3μm的占体积百分比≥90％)。(2)熔敷金属焊态组织中粗晶组织为晶界铁素体(晶粒尺寸≥10μm的占体积百分比≤1％)，经过不同工艺的热处理后的熔敷金属中粗晶组织为贝氏体(尺寸≥10μm的占体积百分比≤3.5％)。(3)熔敷金属焊态和热处理态中均包含弥散分布的稀土-氧化物夹杂(尺寸以1μm以下为主)，其中焊态熔敷金属中的氧化物夹杂所占面积百分比为0.04～0.06％，热处理态熔敷金属中的氧化物夹杂所占面积百分比为0.02～0.04％。(4)熔敷金属焊态和不同工艺的热处理态均具有良好的强韧性能，其中焊态熔敷金属的抗拉强度为650～780MPa，低温冲击功为Akv-40℃≥132J，Akv-50℃≥110℃；热处理态熔敷金属的抗拉强度为625～755MPa，低温冲击功为Akv-40℃≥118J，Akv-50℃≥98J。(5)熔敷金属经不同工艺的热处理后，热处理态的抗拉强度相比焊态下降15％以内，热处理态低温冲击功相比焊态下降30％以内。附图说明图1为实施例1熔敷金属焊态组织典型SEM照片。图2为实施例1熔敷金属热处理态组织典型SEM照片。图3为实施例1熔敷金属夹杂物分布图。图4为实施例1熔敷金属夹杂物统计图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。实施例1熔敷金属可抗热处理的低合金埋弧焊丝，包括以下质量百分比组分：C0.05％，Si0.17％，Mn1.7％，S0.008％，P0.006％，Cu0.25％，Cr0.20％，Ni1.9％，Mo0.8％，Ti0.03％，Re0.025％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。以管线领域的K65级别钢板作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔敷金属可抗热处理的低合金埋弧焊丝，其特征在于，包括以下质量百分比组分：C≤0.05％，Si≤0.18％，Mn0.8～1.8％，S≤0.01％，P≤0.01％，Cu 0.1～0.25％，Cr 0.1～0.25％，Ni 1.0～3.0％，Mo0.5～1.5％，Ti+Re 0.02～0.1％，且0.8≤Re/Ti≤1.2，其余为Fe及不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种熔敷金属可抗热处理的低合金埋弧焊丝，其特征在于，包括以下质量百分比组分：C≤0.05％，Si≤0.18％，Mn0.8～1.8％，S≤0.01％，P≤0.01％，Cu0.1～0.25％，Cr0.1～0.25％，Ni1.0～3.0％，Mo0.5～1.5％，Ti+Re0.02～0.1％，且0.8≤Re/Ti≤1.2，其余为Fe及不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的熔敷金属可抗热处理的低合金埋弧焊丝，其特征在于，所述Ti的质量百分比...

【专利技术属性】
技术研发人员：董利明，于照鹏，姜巍，左克生，胡顺安，邱型宝，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32