CN104400253A

CN104400253A - 一种用于海洋平台建造的埋弧焊丝

Info

Publication number: CN104400253A
Application number: CN201410666124.3A
Authority: CN
Inventors: 齐彦昌; 马成勇; 肖红军; 肖晓明; 魏金山; 彭云; 田志凌
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2015-03-11

Abstract

一种用于海洋平台建造的埋弧焊丝，属于埋弧焊丝技术领域。该埋弧焊丝的化学成分质量分数为：C 0.01-0.15％；Si 0.1-0.9％；Mn 0.5-2.0％；P≤0.015％；S≤0.012％；Ni 0.1-1.5％；Mo 0.1-0.6％；Ti 0.01-0.25％；Al≤0.01％；CE≤0.4％；余量为铁；CE＝C+(Mn/6)+(Ni/15)+(Cu/15)+(Cr/5)+(Mo/5)+(V/5)。优点在于，埋弧焊丝成分设计合理，焊缝具有良好低温冲击韧性，抗裂性良好，可适应大厚度海洋平台用钢不预热焊接。

Description

一种用于海洋平台建造的埋弧焊丝

技术领域

本发明属于埋弧焊丝技术领域，特别是涉及一种用于海洋平台建造的埋弧焊丝丝。

背景技术

近年来就，随着全球对石油天然气的需求急剧增加，陆地石油天然气的逐渐枯竭，世界各国正积极向海洋寻求能源，而海洋油气开采也从大陆架走向深海。海洋平台遭遇的海况也越来越恶劣，除要经受风、浪的冲击外，还要考虑台风、冰、地震等灾害性环境破坏的作用。因此，对海洋平台用钢的强度、韧性、厚度提出更高要求，尤其在寒冷地区，对于低温韧性要求非常高，-40℃的冲击功大于80J。

埋弧焊具有高效、成形美观、一次探伤合格率高等优点，尤其是焊接大厚度钢时具有明显的优势，也是海洋平台的建造过程中是优选考虑的焊接方法。然而焊接高强度高韧性大厚度钢时埋弧焊也存在的一定问题，首先是抗裂性较差，其次焊缝的低温韧性较低。这些问题与焊接材料具有直接关系。

当前40kg级以上大厚度海洋平台用钢在进行埋弧焊时，焊前需要预热到100℃，花费了大量人力和物力，而且效率低下。

专利CN103418934A和专利CN103273213A分别公布了一种高强高韧埋弧焊丝，两种埋弧焊丝虽然获得了低温韧性良好的焊缝，但是通过添加大量Ni来实现，一方面成本高，另一方面焊缝裂纹敏感性高，对于大厚度钢板不预热焊接适应性不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于海洋平台建造的埋弧焊丝，该埋弧焊丝具有极佳低温韧性及抗裂性。

为了实现上述目的，本发明埋弧焊丝的化学成分(质量分数)为：C 0.01-0.15％；Si 0.1-0.9％；Mn 0.5-2.0％；P≤0.015％；S≤0.012％；Ni 0.1-1.5％；Mo 0.1-0.6％；Ti 0.01-0.25％；Al≤0.01％；CE≤0.4％；余量为铁；CE＝C+(Mn/6)+(Ni/15)+(Cu/15)+(Cr/5)+(Mo/5)+(V/5)。

本发明的成分设计原理如下：

在根据本发明实施例的用于海洋平台建造的埋弧焊丝中，C是固溶强化元素，可以有效地提高焊缝强度。为了达到所需要的强度，碳含量应大于0.01％，但是C含量过高时会导致焊缝裂纹倾向增加，从而韧性降低，因此C含量不超过0.15％。

Si可以提高焊缝金属的强度，同时是重要的脱氧元素。另一方面，Si含量过高时会降低焊缝的韧性。同时考虑到熔剂会向焊缝过渡一定量的Si，因此，埋弧焊丝中Si含量为：0.1-0.9％。

Mn是本埋弧焊丝成分中主要强化元素之一，同时又是脱氧元素，所以Mn含量应大于等于0.5％，同时Mn含量超过2.0％后焊缝金属的韧性会降低。因此埋弧焊丝中Mn含量为0.5-2.0％。

P、S是杂质元素，会降低焊缝的韧性，原则上含量越低越好，但P、S太低会增加制造成本。因此，P和S应分别满足：P≤0.015％，S≤0.012％。

Ni是可以提高焊缝金属层错能，进而提高焊缝韧性的元素，同时也是重要的固溶强化元素。其含量超过0.1％后，提高韧性效果能明显显示出来。但是Ni会增加成本，其含量应低于1.5％。因此Ni含量为0.1-1.5％。

Mo是重要的固溶强化元素，可有效提高焊缝金属的强度，同时可以提高焊缝金属的抗回火脆性。为了发挥其作用，埋弧焊丝成分中Mo的含量应大于0.1％。但是Mo含量过大会引起韧性降低，同时会增加焊丝的成本，其含量应低于0.6％；因此Mo含量为：0.1-0.6％

Ti为有效脱氧的元素，同时Ti的氧化物可促进针状铁素体的形成，进而提高焊缝金属的韧性。但是Ti含量过高会降低焊缝的低温韧性。因此，本发明埋弧焊丝Ti含量为0.01-0.25％。

Al为脱氧元素，但是Al含量过高会降低焊缝低温韧性，因此，Al含量应小于0.01％。

CE为碳当量，一般认为CE≤0.4％时，焊材在焊接时无淬硬倾向，抗裂性良好，不需要预热。因此，CE CE≤0.4％。

本发明优点在于，埋弧焊丝成分设计合理，焊缝具有良好低温冲击韧性，抗裂性良好，可适应大厚度海洋平台用钢不预热焊接。

具体实施方式

下面将详细描述根据本发明实施例的用于海洋平台建造的埋弧焊丝。

根据本发明的实施例，用于海洋平台建造的埋弧焊丝的化学成分(质量分数，在本申请中描述的百分数均为质量分数)为：C 0.01-0.15％；Si 0.1-0.9％；Mn 0.5-2.0％；P≤0.015％；S≤0.012％；Ni 0.1-1.5％；Mo 0.1-0.6％；Ti 0.01-0.25％；Al≤0.01％；CE≤0.4％；余量为铁；CE＝C+(Mn/6)+(Ni/15)+(Cu/15)+(Cr/5)+(Mo/5)+(V/5)。

为了详细说明根据本发明实施例的埋弧焊丝的性能，按照上述设计的埋弧焊丝的成分进行加工，共制备了9个根据本发明实施例的埋弧焊丝(见表1)。

表1埋弧焊丝的化学成分(质量百分数，％)

编号	C	Si	Mn	P	S	Ni	Mo	Ti	Al	Fe	CE
												1	0.05	0.39	0.86	0.01	0.007	1.43	0.13	0.13	0.008	余量	0.31
2	0.03	0.13	1.91	0.012	0.008	0.13	0.11	0.23	0.010	余量	0.38
												3	0.04	0.88	0.63	0.01	0.007	0.81	0.56	0.03	0.007	余量	0.31
4	0.12	0.34	0.71	0.015	0.009	0.78	0.21	0.12	0.009	余量	0.33
												5	0.06	0.45	0.67	0.002	0.011	0.79	0.23	0.08	0.007	余量	0.27
6	0.05	0.29	1.19	0.005	0.011	0.78	0.19	0.09	0.009	余量	0.34
												7	0.06	0.42	0.93	0.01	0.008	0.83	0.27	0.09	0.010	余量	0.32
8	0.05	0.36	1.23	0.01	0.007	0.76	0.19	0.06	0.006	余量	0.34
												9	0.07	0.45	0.89	0.012	0.009	1.02	0.24	0.07	0.008	余量	0.33

本发明实施例的制备是按照试验要求进行配料，采用电炉进行冶炼，然后在1050℃进行轧制，埋弧焊丝的拉拔、镀铜均为现有技术的加工方法，最终获得尺寸为Φ4.0mm的镀铜或不镀铜埋弧焊丝，埋弧焊丝的化学成分如表1所示。对本发明中的实施例进行焊接接头试验，焊剂为SJ101焊剂，钢板采用FH40，钢板的化学成分(质量分数)：C 0.12％、Si 0.34％、Mn 1.22％,还含有适量的Ni、Cr、Cu以及不可避免的P、S等杂质元素，余量为Fe。接头力学性能如表2所示，可以看出根据本发明实施例的埋弧焊丝具备良好的基本力学性能，尤其是低温韧性。

表2接头的基本力学性能

采用GB/T 13817《对接接头刚性拘束焊接裂纹试验方法》试验方法考核埋弧焊丝的抗裂性，钢板采用FH40，试验温度为室温，不进行预热。试验结果如表3所示，可见该埋弧焊丝具有良好的抗裂性。

表3、对接接头刚性拘束焊接裂纹率

编号	表面裂纹率	横断面裂纹率	根部裂纹率
				1	0	0	0
2	0	0	0
				3	0	0	0
4	0	0	0
				5	0	0	0
6	0	0	0
				7	0	0	0
8	0	0	0
				9	0	0	0

Claims

1.一种用于海洋平台建造的埋弧焊丝，其特征在于，该埋弧焊丝的化学成分按质量百分数计为：C 0.01-0.15％；Si 0.1-0.9％；Mn 0.5-2.0％；P≤0.015％；S≤0.012％；Ni 0.1-1.5％；Mo 0.1-0.6％；Ti 0.01-0.25％；Al≤0.01％；CE≤0.4％；余量为铁；CE＝C+(Mn/6)+(Ni/15)+(Cu/15)+(Cr/5)+(Mo/5)+(V/5)。