本发明专利技术公开了一种用于高强度高韧性钢焊接的焊条，所述焊条形成的熔敷金属含有如下重量百分比的化学组分：Ｃ?０．０４～０．０８％、Ｓｉ?０．３０～０．５０％、Ｍｎ１．０～１．７％、Ｎｉ?３．０～３．５％、Ｓ≤０．０１０％、Ｐ≤０．０１５％、Ｚｒ?０．００３～０．００６％，Ｔｉ?０．０２～０．０４％，Ｍｏ?０．４～０．８％，稀土元素０．００５～０．０１０％，其余为Ｆｅ，其中，Ｃ与Ｚｒ的重量比为８～２４∶１。本发明专利技术焊条的熔敷金属具有高强度ＲｅＬ≥６９０ＭＰａ；高韧性Ａｋｖ（－６０℃）≥６９Ｊ，同时为超低氢焊条，对熔敷金属扩散氢测定：［Ｈ］＝１．８～２．２ｍｌ／１００ｇ（水银法）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于高强度高韧性钢焊接的焊条及其制备和应用。
技术介绍
随着机械工业的不断发展，为了提高钢结构产品的性能，人们对高强度高韧性钢 的需求越来越大。如海洋平台用钢，海洋平台是人类用于开发海洋资源的重要超大型焊接 结构，支撑着总重量超过数百吨的各种设备。这些使用特征决定了海洋平台用钢钢板必须 具有高强度、高韧性、良好的焊接性等性能。随着海洋资源开发的发展，普通的屈服强度为 360MPa和400MPa级海洋平台用钢已经不能满足需要，提高强度对于平台用钢的减重、降低 成本具有重要的意义。屈服强度为500 700MPa级的钢则成为发展方向。在强度提高的 同时，海洋用钢对低温韧性要求也不断提高，由普通的D级钢板向F级钢板发展。由于钢的高强度高韧性要求，其焊接材料也要求具有同样或相接近的强度。如国 内一些钢厂生产的F690钢板要求ReL彡690MPa, Akv (-60°C )彡69J。而在高强度级别钢 板的焊接材料中焊条所占的比例大约为60 70%，研究与之相配套的焊条具有很大的现眉、ο焊接屈服强度为360MPa、400MPa级海洋平台用钢的焊条可以采用普通的E5015、 E5515焊条，焊接屈服强度为500 700MPa级海洋平台用钢可以采用E6015、E7015、E8015 焊条。这些焊条，在强度上可以与母材相匹配，但是其低温冲击韧性比较低，大部分只能达 到-30°C、-40°C时低温冲击韧性的要求，很难达到Akv(-60°C )彡69J的要求。怎样才能使 焊条在保证高强度的同时，保持低温下的高韧性是亟待解决的技术问题。而且，众所周知，焊接接头扩散氢含量的多少对抗裂性影响很大，它是造成冷裂纹 的重要因素之一，所以在焊接高强度高韧性钢时选用超低氢焊条对于焊接的质量具有重要 意义。但是目前的普通焊条熔敷金属的扩散氢含量很难达到[H] < 5ml/100g的超低氢要 求，而且焊接时存在电弧飞溅大、脱渣难等问题，更成为本领域技术人员另一亟待解决的技 术问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于高强度高韧性钢焊接的焊条及 其制备和应用，所述高强度高韧性钢是指ReL(屈服强度)> 690MPa，Akv(冲击韧性) (-60 0C )彡 69J 的钢。本专利技术提供的用于高强度高韧性钢焊接的焊条，其形成的熔敷金属化学组分的重 量百分比为C 0. 04 0. 08%、Si 0. 30 0. 50%、Mn 1.0 1.7%、Ni 3.0 3.5%、 S^O. 010%,P ^ 0. 015%,Zr 0. 003 0. 006%，Ti 0. 02 0. 04%，Mo 0.4 0.8%，稀 土元素0.005 0.010%，其余为Fe，其中，C与&的重量比为8 24 1。作为优选，上述焊条形成的熔敷金属化学组分的重量百分比份数为C0. 05%, Si 0. 35%, Mn 1. 5%,Ni 3. 5%, S 0. 005%, P 0. 010%, Zr 0. 005%, Ti 0. 03%, Mo 0.6%，3稀土元素0. 007%，其余为铁。作为优选，上述焊条包括焊芯和药皮，所述药皮由如下重量百分比的组分组成大理石40 50%，萤石18 26%，硅微粉5 7%，金红石2 5%，硅铁 5 8%，锰铁3 6%，钼铁2 4%，硅锆铁0. 5 1 %，稀土硅铁1 2%，纯碱1 2%，镁粉2 4%，钛铁2 4%，其余为铁粉。作为优选，上述药皮的成分中大理石与萤石的重量比为1. 65 2. 5 1，大理石 与硅微粉的重量比为6 10 1。作为优选，上述药皮含有如下重量百分比的组分大理石45%，萤石20%，硅微粉6%，金红石3%，硅铁6%，锰铁5%，钼铁 3%，硅锆铁0.8%，稀土硅铁1.4%，纯碱1%，镁粉3%，钛铁3%，其余铁粉。作为优选，上述焊芯为低合金钢，含有如下重量百分比的化学组分C 0.03 0. 05%, Si 彡 0. 10 %，Mn :0. 3 0. 6 %，Ni :3. 5 4. 0 %，S^O. 010%, P^O. 015%, Ti彡0. 10%，其余为铁。本专利技术提供一种制备上述焊条的方法，包括如下步骤1)按照所述量称取药皮各组分，混合；2)将步骤1)所得的混合组分以钾钠水玻璃粘合；3)将步骤2)所得的粘合物涂覆在焊芯上，干燥。本专利技术提供上述的焊条在高强度高韧性刚焊接中的应用。本专利技术所提供的技术方案能够达到以下的技术效果1、本专利技术焊条的熔敷金属具有高强度ReL彡690MPa ；高韧性Akv(-60°C )彡69J。 为了提高焊缝熔敷金属的低温冲击韧性，为了提高焊缝熔敷金属的低温冲击韧性，本专利技术 采用低合金钢焊芯，严格控制焊芯中硫、磷、氧、氮等杂质元素；同时，在药皮中加入强脱氧 剂镁粉。镁粉、钛铁联合脱氧，尽量降低焊缝中氧含量；熔敷金属中C含量的增加可提高其 强度，但同时会使冲击韧性降低，而硅锆铁的加入可以提高焊缝金属的抗拉强度和低温冲 击韧性。经过大量试验证明焊缝金属中C与&的比值为8 24 1，焊缝熔敷金属具有 良好的强度和低温冲击韧性。另外，稀土元素有除硫、磷和细化晶粒的作用，可以进一步提 高熔敷金属低温冲击韧性。2、本专利技术的焊条为超低氢焊条，对熔敷金属扩散氢测定[H] = 1.8 2.2ml/100g(水银法)。为了达到超低氢效果，本专利技术从以下几点着手在药皮配方中不加 人含结晶水的物质；调整大理石、萤石的比例；加入稀土元素；采用高模低比重水玻璃(钾 钠水玻璃)等方法降低焊缝金属中的扩散氢。在设计配方时，各种组份的选用和配比对焊 条的工艺性能影响很大。本专利技术通过大量试验验证，确定药皮的基本组分和含量。在CaCO3 与CaF2W比值为1.65 2. 5 1时，电弧柔和，飞溅小，全位置焊接操作工艺性能好；在 CaCO3与SiO2W比值为6 10 1时，脱渣容易。本专利技术所采用的焊条熔敷金属化学成分及力学性能满足高强度高韧性钢的焊接 要求，药皮成分配比，可最大限度的发挥各组份的优势。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例一本实施例中焊芯所用低合金钢中各组分的重量百分比为C 0. 03 %, Si 0. 08 %, Mn 0. 60 %, Ni 4. 0 %, S 0. 008 %, P 0. 010 %, Ti 0. 05%，其余为铁。药皮中各组分的重量百分比为大理石40%，萤石20%，硅微粉5%，金红石3%，硅铁5%，锰铁6%，钼铁3%，硅 锆铁0. 5%，稀土硅铁1 %，纯碱1 %，镁粉4%，钛铁4%，铁粉7. 5%。按照下述步骤制备焊条1)按照上述配比称取药皮各组分，混合；2)将步骤1)所得的混合组分以钾钠水玻璃粘合；3)将步骤2)所得的粘合物涂覆在Φ 4. Omm焊芯上，制成Φ 6. 3mm的焊条。采用本实施例的焊条在室温25. 0°C，相对湿度72%的条件下，焊接F690钢板。 焊接完毕后，测得熔敷金属中各化学组分的含量为C 0. 040%, Si 0. 30%, Mn 1.7%, Ni 3. 45%本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于高强度高韧性钢焊接的焊条，其特征在于，所述焊条形成的熔敷金属化学组分的重量百分比为：Ｃ０．０４～０．０８％、Ｓｉ０．３０～０．５０％、Ｍｎ１．０～１．７％、Ｎｉ３．０～３．５％、Ｓ≤０．０１０％、Ｐ≤０．０１５％、Ｚｒ０．００３～０．００６％，Ｔｉ０．０２～０．０４％，Ｍｏ０．４～０．８％，稀土元素０．００５～０．０１０％，其余为Ｆｅ，其中，Ｃ与Ｚｒ的重量比为８～２４∶１。
【技术特征摘要】
一种用于高强度高韧性钢焊接的焊条，其特征在于，所述焊条形成的熔敷金属化学组分的重量百分比为C 0.04～0.08％、Si 0.30～0.50％、Mn 1.0～1.7％、Ni 3.0～3.5％、S≤0.010％、P≤0.015％、Zr 0.003～0.006％，Ti 0.02～0.04％，Mo0.4～0.8％，稀土元素0.005～0.010％，其余为Fe，其中，C与Zr的重量比为8～24∶1。2.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，所述焊条形成的熔敷金属化学组分的 重量百分比为C 0. 05%, Si 0. 35%, Mn 1.5%、Ni 3.5%、S 0. 005%, P 0. 010%, Zr 0. 005%, Ti 0. 03%, Mo 0. 6%，稀土元素 0. 007%，其余为铁。3.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，所述焊条包括焊芯和药皮，所述药皮由如 下重量百分比的组分组成大理石40 50%，萤石18 26%，硅微粉5 7%，金红石2 5%，硅铁5 8%，锰铁3 6%，钼铁2 4%，硅锆铁0. 5 1%，稀土硅铁1 2%，纯碱1 2%， 镁粉2 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩海峰，马洪峰，
申请(专利权)人：武汉铁锚焊接材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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