本发明专利技术公开了一种大线能量焊接用钢配套的药芯焊丝及其应用，属于焊接材料技术领域。焊丝药粉化学组成：C 0.03～0.13％，Si 0.20～0.50％，Mn 1.0～2.0％，Ti0.01～0.08％，Ni 1.0～3.0％，B 0.001～0.01％，Cr 0.05～0.5％，Mo 0.05～0.3％，V0.03～1.0％，Cu 0.01～1.0％，Al 0.001～0.03％，氟化钙1.0～8.0％，石英1.0～6.0％，金红石1.0～5.0％，强脱氧元素M 0.001～1.0％，其余为Fe粉。本发明专利技术药芯焊丝适于石油储罐钢板、船舶及海洋工程用结构钢板及低合金高强度结构钢板的大线能量焊接。
【技术实现步骤摘要】
一种大线能量焊接用钢焊接配套的药芯焊丝及其应用
本专利技术涉及焊接材料
，具体涉及一种大线能量焊接用钢EGW(垂直气电立焊)焊接配套的药芯焊丝及其应用，该药芯焊丝主要用于战略石油储备罐钢板的单丝EGW大线能量焊接。
技术介绍
近年，随着构件的大型化和大跨度化，为提高焊接施工效率和降低生产成本，诸如垂直气电立焊、埋弧焊、电渣焊等大线能量焊接方法已相继在造船、建筑、桥梁、石油储罐、海洋结构等制造领域中得到广泛应用。例如，在船舶制造中，焊接工时约占总工时的40％，焊接成本约占船舶制造成本的17％，日本造船行业从90年代初开始应用大线能量焊接技术后，焊接效率较传统的多道次焊接提高近10倍。但是在大线能量焊接条件下，焊接接头处的温度升高、受热时间增长，导致焊缝及热影响区(HAZ)晶粒组织粗化，会使力学性能尤其是冲击韧性变差。为解决此问题，日本在30年前就已采用氧化物冶金新技术研究开发成功能够承受400kJ/cm以上热输入的大线能量焊接造船钢板，40至100mm厚度的钢板可实现一道次焊接成形，使造船成本降低、船舶建造周期缩短，大幅度提升了日本造船业的赢利空间和国际市场竞争力。但日本各钢铁公司对这项技术严格保密从不披露其工艺细节。我国大线能量焊接用钢的引进及应用是以国家战略石油储备库建设为契机而开始的。石油作为重要的战略物资，其稳定供应关系到国民经济的持续发展。2004年之前，我国是全世界主要石油进口大国中唯一没有战略石油储备的国家。从2003年开始，国家正式启动了分三期完成的战略石油储备库建设计划，其一期工程于2008年底结束，共完成镇海、舟山、大连、黄岛四个沿海基地总库容达1640万m3的石油储备库建设，现已全部收储原油，形成了30天左右净进口量的原油储备规模。通常一台10万m3石油储罐需用钢材总量为1948.5吨，其中高强度钢板789.4吨，约占单罐用钢总量的40.5％左右；一台10万m3石油储罐的造价加上原油的价值高达数亿元，如果出现事故，经济损失和环境污染后果严重。因此，对石油储罐用钢板及其配套焊接材料的综合使用性能具有很高要求，特别是为了保证现场焊接施工效率和焊接接头质量性能，大型储罐纵焊缝均要求采用热输入≥100kJ/cm的EGW(垂直气电立焊)进行焊接，我国一期石油储备库建设期间所用高强钢板及其配套焊接材料全部由日本JFE和神户制钢等公司高价进口。因此，以石油储罐钢板的国产化为目标，国内钢铁企业和科研院所相继开展了大线能量焊接专用钢的研究开发。中国专利技术专利ZL201110181524.1提供了一种“大热输入焊接用含硼石油储罐钢板的生产方法”；ZL201110181602.8提供了一种“采用直接淬火工艺生产石油储罐钢板的方法”；ZL201810916605.3提供了“一种基于氧化物冶金的战略石油储备罐钢板及其制造方法”；CN111500821A公开了“一种复合包芯线和大线能量焊接用钢的制备方法”。近10余年来，在这些专利技术的支持下国内钢铁企业已先后突破国外的长期技术封锁，实现了10万m3石油储罐用钢板的全部国产化，而且自主研究开发出焊接线能量≥200kJ/cm、最大厚度达到60mm、焊接热影响区-20℃冲击功≥80J的高性能储罐用钢板，满足罐体容量达到15～20万m3大型石油储罐实现单面单道次V型大线能量焊接的需求。在此技术基础上，目前国内部分钢铁企业还能够制造出焊接线能量大于400kJ/cm、厚度达到70mm的TMCP态EH40、EH36船舶用钢板和线能量大于300kJ/cm、厚度80～120mm的正火态EH36N海洋工程用钢板，而且这些大线能量焊接用钢板已先后通过ABS、DNV、BV、KR、CCS等多国船级社认证，开始被应用于极地船舶和大型FPSO(海上浮式生产储油船)等海洋工程装备的建造。但非常遗憾的是，目前国内能够与这些钢板及焊接工艺相适应的焊接材料却鲜有研究和应用业绩报道，迄今为止含10万m3石油储罐在内的所有储油罐建设基地和大量船舰制造企业所使用的EGW大线能量焊接药芯焊丝几乎全部由国外高价进口，其中从日本神户制钢(株)进口的DW-S43G、DW-S50G、DW-S1LG等药芯焊丝市场销售价格约3.5～9万元/吨不等，而线能量大于300kJ/cm的品种，日方处于某种战略考量至今仍拒绝出口中国市场。为摆脱这种长期被卡脖子和受制于人的被动局面，国内焊材生产企业、造船及石油储备库建设相关部门、高等学校及科研院所应携手合作，共同推进大线能量焊接用钢配套焊接材料的国产化进程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大线能量焊接用钢焊接配套的药芯焊丝及其应用，该药芯焊丝主要应用于战略石油储备罐钢板的EGW大线能量焊接。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种大线能量焊接用钢焊接配套的药芯焊丝，是以焊丝药粉为制备原材料，按质量百分比计，所述焊丝药粉的化学组成如下：C0.03～0.13％，Si0.20～0.50％，Mn1.0～2.0％，Ti0.01～0.08％，Ni1.0～3.0％，B0.001～0.01％，Cr0.05～0.5％，Mo0.05～0.3％，V0.03～1.0％，Cu0.01～1.0％，Al0.001～0.03％，氟化钙1.0～8.0％，石英1.0～6.0％，金红石1.0～5.0％，强脱氧元素M0.001～1.0％，其余为Fe粉及不可避免的杂质。所述焊丝药粉中，P≤0.015wt.％，S≤0.008wt.％。所述焊丝药粉中，强脱氧元素M为Mg、Zr和RE中的一种或几种，其中：Mg0.001～0.5％，Zr0.001～0.3％，RE0.001～0.2％。该药芯焊丝的制备方法为：按药粉化学成分选择粒度小于80目的各制备原材料粉末；混合烘干后将药粉加入药芯焊丝成形机组的装料斗中，控制药粉充填率在17～25％条件下，将药粉通过O型对接方式包裹到市售的SPCC软钢带中，再经常规的冷弯成型、封口、减径和多道次拉拔工艺制成直径1.6mm的药芯焊丝。所述药粉混合烘干的过程为：将药粉装入V型混料机中均匀混合后烘干，烘干温度100～350℃，烘干时间≥4小时。所述药芯焊丝应用于厚度60mm以下、屈服强度490MPa级石油储罐12MnNiVR等钢板的单丝EGW大线能量焊接；或者，所述药芯焊丝应用于厚度80mm以下的EH36、EH40、EH420、EH460船舶及海洋工程用结构钢板的单丝EGW大线能量焊接；或者，所述药芯焊丝应用于80mm以下、Q355至Q500各级别低合金高强度结构钢板的单丝EGW大线能量焊接。所述药芯焊丝应用过程中，在热输入60～400kJ/cm条件下进行垂直气电立焊施焊，其焊缝金属化学成分按质量百分比为：C0.03～0.08％，Si0.05～0.30％，Mn1.20～1.80％，Ti0.01～0.06％，Ni1.0～3.0％，B0.0005～0.001％，Cr0.02～0.30％，Mo0.02～0.30％，V0.002～0.05％，Cu0.01～0.30％，Al0.001～0.03％，强脱氧元素M0.001～0.1％(M为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大线能量焊接用钢焊接配套的药芯焊丝，其特征在于：该焊丝以焊丝药粉为制备原材料，按质量百分比计，所述焊丝药粉的化学组成如下：/nC 0.03～0.13％，Si 0.20～0.50％，Mn 1.0～2.0％，Ti 0.01～0.08％，Ni 1.0～3.0％，B 0.001～0.01％，Cr 0.05～0.5％，Mo 0.05～0.3％，V 0.03～1.0％，Cu 0.01～1.0％，Al 0.001～0.03％，氟化钙1.0～8.0％，石英1.0～6.0％，金红石1.0～5.0％，强脱氧元素M 0.001～1.0％，其余为Fe粉及不可避免的杂质。/n
【技术特征摘要】
1.一种大线能量焊接用钢焊接配套的药芯焊丝，其特征在于：该焊丝以焊丝药粉为制备原材料，按质量百分比计，所述焊丝药粉的化学组成如下：
C0.03～0.13％，Si0.20～0.50％，Mn1.0～2.0％，Ti0.01～0.08％，Ni1.0～3.0％，B0.001～0.01％，Cr0.05～0.5％，Mo0.05～0.3％，V0.03～1.0％，Cu0.01～1.0％，Al0.001～0.03％，氟化钙1.0～8.0％，石英1.0～6.0％，金红石1.0～5.0％，强脱氧元素M0.001～1.0％，其余为Fe粉及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的大线能量焊接用钢焊接配套的药芯焊丝，其特征在于：所述焊丝药粉中，P≤0.015wt.％，S≤0.008wt.％。
3.根据权利要求1所述的大线能量焊接用钢焊接配套的药芯焊丝，其特征在于：所述焊丝药粉中，强脱氧元素M为Mg、Zr和RE中的一种或几种，其中：Mg0.001～0.5％，Zr0.001～0.3％，RE0.001～0.2％。
4.根据权利要求1所述的大线能量焊接用钢焊接配套的药芯焊丝，其特征在于：该药芯焊丝的制备方法为：按药粉化学成分选择粒度小于80目的各制备原材料粉末；混合烘干后将药粉加入药芯焊丝成形机组的装料斗中，控制药粉充填率在17～25％条件下，将药粉通过O型对接方式包裹到市售的SPCC软钢带中，再经常规的冷弯成型、封口、减径和多道次拉拔工艺制成直径1.6mm的药芯焊丝。
5.根据权利要求4所述的大线能量焊接用钢焊接配套的药芯焊丝，其特征在于：所述药粉混合烘干的过程为：将药粉装入V型混料机中均匀混合后烘干，烘干温度100～350℃，烘干时间≥4小时。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱伏先，李素坤，朱雨，朱雷，
申请(专利权)人：李素坤，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。