[發明專利]一種低溫鋼焊接用高韌性氣體保護焊絲及其使用方法

有效

• 申請號: 201010262834.1
• 申請日: 2010-08-23
• 公開（公告）號: CN101913035A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 關常勇;國旭明;張金生
• 申請（專利權）人: 山東索力得焊材有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K9/16;B23K103/04
• 代理公司: 泰安市泰昌專利事務所 37207
• 代理人: 高軍寶

技術領域

本發明屬于焊接材料領域，具體為一種Ni含量較高，Ti、Zr微合金化的高韌性氣體保護焊絲及其使用方法。

背景技術

隨著焊接結構在低溫環境下服役應用的日益廣泛，如低溫壓力容器、輸氣管線、石油化工設備、冷凍設備、食品工業以及液態氣體儲存設備等都需要在低溫環境下使用。因此，要求此類鋼具有足夠的低溫韌性以及高的抗低溫脆化的能力是首要考慮的。這將對焊接接頭的低溫韌性，進而對焊接材料和焊接工藝提出了更高的要求。然而在現有的技術中能夠滿足在-60℃以上低溫環境服役設備上使用的氣體保護焊絲極少。

目前公開的用于低溫鋼焊接的實芯焊絲主要有中國發明專利有兩個。一種焊絲由于S、P含量較高，含Ni量較低，不能滿足焊縫金屬在-60℃環境下的低溫韌性要求；另一種焊絲屬于埋弧焊焊絲，需要匹配相應的焊劑才能滿足焊縫的低溫韌性要求，因此不能用作氣體保護焊的焊接材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適合于在-60℃以上環境服役的低溫鋼焊接的氣體保護焊絲及其使用方法，焊絲嚴格控制了C、S、P、O含量，添加適量的Ni元素和微量的Ti、Zr元素，并采用富氬氣體保護焊接，使得熔敷金屬具有良好的低溫韌性和抗低溫脆化的能力。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種低溫鋼焊接用高韌性氣體保護焊絲，所述的焊絲包括以下化學成分且各化學成分的質量百分比(％)為：C：0.04～0.10，Si：0.20～0.60，Mn：1.20～1.60，Ni：1.5～2.0，Mo：0.10～0.30，Ti：0.02～0.10，Zr：0.02～0.08，S：≤0.010，P：≤0.010，O：≤0.0025，N：≤0.0070，余量為Fe及不可避免的雜質。

上述的低溫鋼焊接用高韌性氣體保護焊絲，其化學成分的質量百分比(％)為：C：0.052，Si：0.45，Mn：1.53，Ni：1.56，Mo：0.18，Ti：0.047，Zr：0.032，S：0.003，P：0.008，O：0.0018，N：0.0048，余量為Fe及不可避免的雜質。

上述的低溫鋼焊接用高韌性氣體保護焊絲，其化學成分的質量百分比(％)為：C：0.070，Si：0.46，Mn：1.48，Ni：1.79，Mo：0.24，Ti：0.056，Zr：0.042，S：0.004，P：0.007，O：0.0021，N：0.0053，余量為Fe及不可避免的雜質。

上述的低溫鋼焊接用高韌性氣體保護焊絲，焊絲中C質量百分比(％)含量為0.04～0.10，添加Ni和Mo元素的質量百分比(％)范圍為Ni1.5～2.0，Mo：0.10～0.30，添加微量的Ti、Zr元素的質量百分比(％)范圍Ti：0.02～0.10，Zr：0.02～0.08，且各質量百分比(％)S≤0.010，P≤0.010，O≤0.0025，N≤0.0070。

一種上述焊絲的使用方法，該焊絲焊接時采用體積比為80％Ar+20％CO₂混合氣體保護。

本發明的焊絲中降低C含量并嚴格控制S、P、O、N等雜質元素的含量，有利于降低焊縫金屬的韌脆轉變溫度，提高焊縫的低溫韌性；

加入適量的Mn、Si元素，可以有很好的脫氧作用，對改善韌性有利，同時Mn還有脫S的作用；

加入Ni元素，固溶于鐵素體中，可顯著改善焊縫的低溫韌性；加入少量的Mo可以改善焊縫金屬的回火脆性；

加入微量的Ti、Zr元素可以進一步細化焊縫組織，提高焊縫金屬的低溫韌性。

Ti、Zr與O形成的TiO和ZrO，促進了焊縫針狀鐵素體組織的形成，同時Zr還可與N化合生成氮化鋯，降低焊縫中的游離氮，提高焊縫的韌性。

本發明焊絲與現有技術相比，具有如下特點：

1.本發明焊絲由于含C量低，并加入了適量的Mn、Ni元素，降低了焊縫的韌脆轉變溫度。

2.本發明焊絲通過添加微量的Ti、Zr元素，與O形成氧化物形核質點，促使焊縫針狀鐵素體的形成，進一步提高了焊縫金屬的韌性。

3.本發明焊絲由于嚴格控制S、P、O、N等雜質元素，而具有良好的抗裂性能和低溫韌性

4.本發明焊絲采用80％Ar+20％CO₂混合氣體保護，可焊接在-60℃以上環境服役的低溫鋼。

具體實施方式

下面結合試驗數據和實施例對本發明作進一步說明。