[發明專利]一種高強度高韌性橋梁鋼焊接接頭的焊縫金屬

在審

• 申請號: 201710402757.7
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN108103393A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 李小寶
• 申請（專利權）人: 海寧瑞奧金屬科技有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/58;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/46;C22C38/50;B23K35/30
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本發明涉及一種高強度高韌性橋梁鋼焊接接頭的焊縫金屬，以重量百分比計含有：0.02~0.06%C，0.05~0.80%Si，1.20~1.80%Mn，0.10~0.50%Ni，0.10~0.50%Cr，0.10~0.50%Mo，0.01~0.05%Nb，0.01~0.05%V，0.01~0.05%Ti，0.010~0.030%O，以及0.001~0.005%Mg，0.003~0.008%Zr，0.001~0.005%Ca中的一種及以上，余量為Fe及不可避免的雜質元素；并且滿足以下關系式：1≤30×{[Mg]+[Zr]/3+[Ca]}/[Ti]≤3。本發明具有優異的綜合力學性能，焊縫金屬的屈服強度≥500MPa，抗拉強度≥700MPa，?80℃沖擊功≥100J。特別適用于極低溫度下造船、橋梁、鋼結構等領域。

技術領域

本發明涉及一種高強度高韌性橋梁鋼焊接接頭的焊縫金屬，特別涉及一種高強度高韌性橋梁鋼的埋弧焊焊接接頭的焊縫金屬。

背景介紹

隨著橋梁行業的發展，橋梁結構不斷的向大型化、大跨度方向發展，對于安全等級的要求也不斷嚴苛，因此不僅對橋梁鋼提出了更高的要求，同時也對橋梁鋼焊接接頭的焊縫金屬提出了更高的要求。目前，橋梁結構用鋼級別已經提高到了屈服強度500MPa級，而市場上卻沒有相應配套的專用焊絲。

已公開的專利中，有抗拉強度達到700MPa級以上的焊絲，但這一類焊絲中有一部分添加了大量的Ni元素，可以將沖擊韌性提高到滿足-60℃沖擊功的要求，如CN101716706B、CN102233493B、CN104227264B、CN103480976B等，但其缺點在于：一方面添加了大量的合金元素，導致焊接時焊縫金屬的流動性變差，焊接裂紋敏感性大，另一方面Ni是貴金屬元素，添加大量的Ni元素會導致焊絲的生產成本大幅度提高；另一部分焊絲采用低合金化的方法，在提高焊縫金屬的抗拉強度的同時，降低了焊縫金屬的裂紋敏感性，但由于其未對焊縫金屬中的氧含量做出明確規定，導致焊縫金屬的低溫韌性難以突破-60℃的限制，如專利技術CN1058923C、CN1104933C、CN1290661C、CN100462185C、CN105195919A、CN105081604A、CN106312365A等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強度高韌性的焊縫金屬，該焊縫金屬的綜合性能優良，屈服強度≥500MPa，抗拉強度≥700MPa，-80℃沖擊值≥100J，并且焊縫金屬成型美觀，滿足橋梁鋼Q500qE的焊接要求。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種高強度高韌性橋梁鋼焊接接頭的焊縫金屬，其特征在于，以重量百分比計含有：0.02～0.06％C，0.05～0.80％Si，1.20～1.80％Mn，0.10～0.50％Ni，0.10～0.50％Cr，0.10～0.50％Mo，0.01～0.05％Nb，0.01～0.05％V，0.01～0.08％Ti，0.010～0.030％O，以及0.001～0.005％Mg，0.003～0.008％Zr，0.001～0.005％Ca中的一種及以上，余量為Fe及不可避免的雜質元素，并且滿足以下關系式：1≤30×{[Mg]+[Zr]/3+[Ca]}/[Ti]≤3，其中[Ti]、[Mg]、[Zr]、[Ca]分別代表各元素的百分比含量。

本發明焊縫金屬的化學成分設計原則如下：

C在焊縫金屬中一部分以間隙原子的形式存在，可以有效的提高焊縫金屬的強度，另一部分以微合金碳化物的形式存在，可以有效的抑制焊縫金屬原奧氏體晶粒的長大，提高焊縫金屬的韌性，因此碳含量不宜過低；而過高的C含量則會導致焊縫金屬的裂紋敏感性增加，不利于焊接性。鑒于上述理由，焊縫金屬的C含量設置為0.02～0.06％。

Mn在焊縫中是有效的強度增加元素和脫氧元素，有利于細化焊縫組織。但過高的Mn含量會使焊縫韌性降低，并增加焊縫的裂紋敏感性，因此Mn含量為1.20～1.80％。