一种可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料制造技术

本发明专利技术公开了一种可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料，包括埋弧焊丝与焊剂。本发明专利技术焊丝采用针对性冶炼的高品质低C、低Si、中Mn

【技术实现步骤摘要】
一种可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料


[0001]本专利技术属于焊接材料领域，特别涉及一种可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料。

技术介绍

[0002]低合金高强度钢(HSLA)的研制与开发，在材料科学的发展历程中具有极其重要的意义。HSLA钢是为适应大型工程构件减轻结构重量、提高使用可靠性及节约钢材的需求而发展起来的。在当今能源短缺、资源匮乏的大时代背景下，HSLA钢作为一种高效材料，以其较低的成本和优良的性能显示了强大的发展潜能，在海洋平台、船舶、桥梁、机械装备、储罐等领域已经得到了广泛的应用，HSLA钢的强度级别也在不断提升，800MPa系列高强钢板市场使用量逐渐增多。
[0003]近年来，随着我国能源、石油、化工等工业产业的迅速发展高强度、高韧性压力容器用钢近年取得了长足的发展。石化、氢能等相关产品的储存关乎国家能源安全，有着重要的、不可替代的作用。我国储罐罐体日益向大型化方向发展，不同于高强度桥梁、钢结构，压力容器是一种能够承受压力的密闭容器，因使用过程中要承受各种复杂的情况，压力容器对安全性和可靠性提出了极高的要求。因此，对焊接接头的可靠性也要求极高，故配套焊材的质量必须保证。对于压力容器的焊接，若采用800MPa强度级别的材料，其强度、韧性和焊接难度将大幅提高，焊接结构的安全可靠性是一大难点。
[0004]大型压力容器、储罐因工件大、壁厚、拘束应力也大，且制造过程为了提高生产效率，还需要进行大线能量焊接，从而导致更大的残余应力，危害焊接结构服役的安全性与可靠性，必须要通过热处理来消除和缓解。研究表明，低合金钢焊缝金属随着板厚增加，热处理时间也需延长。但，在450℃
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650℃进行高温回火时保温时间延长容易造成高温回火脆性，主要原因是随着保温时间延长，会伴随金相组织的长大粗化、析出物长大以及成分偏析，最终导致焊缝金属力学性能变差。强度等级越高，则热处理后焊缝金属韧性劣化越显著。国内目前可提供部分可热处理的焊接材料，热处理制度通常为500℃～650℃
×1‑
2h，且材料强度等级较低(一般在650MPa以下)，暂无针对800Mpa级钢可热处理的配套埋弧用焊接材料。
[0005]此外，高强度钢还存在屈强比高(达到0.90以上)等技术难题，一直困扰高强度压力容器的设计和施工。随着强度的升高，焊缝金属屈强比不断升高，高屈强比对焊接结构的安全性和可靠性不利，当屈服强度达到690MPa，抗拉强度高于800MPa时，屈强比高达0.90
‑
0.95，严重制约了800MPa级别压力容器用钢的设计和应用。且其在热处理后，韧性急剧下降，随着板厚的增加，热处理时间相应延长，韧性劣化愈加明显。急需开发可热处理且低屈强比的高韧性焊材，以满足800MPa级高强度压力容器的建设要求。
[0006]因此，设计研发可热处理的800MPa级压力容器钢用配套焊材，满足市场需求，降低制造成本和提高建造效率，具有十分重大的意义。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料，相比于传统焊条焊接，具有焊接效率高、品质可靠稳定等特性，通过低C、低Si、中Mn
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Ni
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Mo
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Cr、含Cu、微Ti、V合金成分设计体系，使本专利技术埋弧焊用焊接材料在焊态和580
±
20℃
×2‑
4h热处理后，焊缝金属仍具有高强度和高韧性，能用于800MPa级超高强度压力容器的建造，特别适用于大型储罐底板平焊和环缝横焊的高效率焊接。
[0008]为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是：一种可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料，由埋弧焊丝与焊剂组成；按重量百分比计，所述埋弧焊丝的成分含量为：C：0.060
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0.100％；Mn：1.2
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2.0％；Si≤0.25％；P≤0.006％；S≤0.006％；P+S≤0.010％；Ni：3.5
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5.8％；Mo：0.35
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0.70％；Cr：0.18
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0.48％；Cu：0.20
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0.85％；Ti：0.015
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0.050％；V：0.08
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0.18％；余量：Fe；
[0009]在焊剂总质量中，所述焊剂以重量百分比计，含有：
[0010]金属氟化物：换算成F的值为8
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17％；
[0011]金属碳酸盐：换算成CO2的值为5
‑
20％；
[0012]MgO、Al2O3、ZrO2、TiO2中的一种或两种以上的合计：10～30％；
[0013]SiO2：5～12％；
[0014]P：0.010％以下；
[0015]S：0.008％以下。
[0016]其中，按重量百分比计，所述可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料的熔敷金属化学成分为：
[0017]C：0.040
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0.070％；Mn：1.0
‑
1.70％；Si：0.15
‑
0.30％；P：≤0.008％；S：≤0.006％；P+S：≤0.012％；Ni：3.0
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5.5％；Mo：0.3
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0.6％；Cr：0.15
‑
0.42％；Cu：0.15
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0.75％；Ti：0.008
‑
0.030％；V：0.05
‑
0.15％；Fe：余量。
[0018]进一步的，所述可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料的熔敷金属化学成分还满足以下要求：
[0019](％Ni+0.83％Cu)/(％C)≥70；
[0020]％Mn+％Mo+％Cr≤2.2％。
[0021]本专利技术埋弧焊用焊接材料的焊缝金属低C、低Si、中Mn
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Ni
‑
Mo
‑
Cr、含Cu、微Ti、V合金体系是设计的关键。低C和Si的成分设计能减少回火热处理下HSLA钢中M
‑
A岛的产生，对于改善回火热处理态的低温韧性大有裨益，此外低C含量也能避免在热处理过程析出过多脆硬碳化物。而Mn、Cr、Mo一方面能显著降低HSLA钢的BS点，促进M
‑
A岛的产生并阻止回火过程中M
‑
A岛的分解(对焊缝冲击有损害)，但另一方面这些元素和C形成的合金渗碳体又有提高抗回火软化的能力，故为了平衡焊缝金属强度和韧性的匹配，本专利技术采用中Mn、低Mo、低Cr的成分设计。微量的V和Ti能细化晶粒，能和微量的C通过固溶强化提高焊缝强度，还能细化晶粒、在回火过程中提高钢的回火性，改善回火后的焊缝冲击韧性。高比例的Ni是HSLA钢回火韧性的关键保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材料，由埋弧焊丝与焊剂组成，其特征在于，按重量百分比计，所述埋弧焊丝的成分组成为：C：0.06
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0.10％；Mn：1.2
‑
2.0％；Si≤0.25％；P≤0.006％；S≤0.006％；P+S≤0.010％；Ni：3.5
‑
5.8％；Mo：0.35
‑
0.70％；Cr：0.18
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0.48％`；Cu：0.20
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0.85％；Ti：0.015
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0.050％；V：0.08
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0.18％；余量：Fe；在焊剂总质量中，所述焊剂以重量百分比计，含有：金属氟化物：换算成F的值为8
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17％；金属碳酸盐：换算成CO2的值为5
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20％；MgO、Al2O3、ZrO2、TiO2中的一种或两种以上的合计：10～30％；SiO2：5～12％；P：0.010％以下；S：0.008％以下。2.根据权利要求1所述的可热处理的800MPa级压力容器用埋弧焊用焊接材...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峙宏，王登峰，成双，
申请(专利权)人：昆山京群焊材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：