[發(fā)明專利]適合超低熱輸入自動焊接的低碳CO

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• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN110773904A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉碩
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 31228 上海東信專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 楊丹莉;李丹

本發(fā)明公開了一種適合超低熱輸入自動焊接的低碳CO₂氣體保護焊絲，其化學(xué)元素質(zhì)量百分比為：C：0.02～0.06％；Si：0.6～1.3％；Mn：0.7～1.5％；Ti：0.2～0.6％；Ni：1.0～1.8％；Cu：0.1～0.6％；余量為Fe以及其他不可避免的雜質(zhì)元素。此外，本發(fā)明還公開了一種上述的低碳CO₂氣體保護焊絲的制造方法，其包括步驟：將原料進行真空電爐冶煉，將凝固后的鋼錠進行軋制、拉拔和層繞，以得到所述低碳CO₂氣體保護焊絲。該低碳CO₂氣體保護焊絲采用較低碳含量設(shè)計，從而降低超低熱輸入焊接快速冷卻引起的焊縫淬硬脆化，在不明顯提高焊縫金屬強度的前提下，顯著提高焊縫金屬韌性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種焊絲及其制造方法，尤其涉及一種氣體保護焊絲及其制造方法。

背景技術(shù)

熔化極氣體保護自動焊接具有焊接效率高、焊接質(zhì)量好、操作方便的優(yōu)點，是各個工業(yè)領(lǐng)域中普遍應(yīng)用的焊接方法。在進行熔化極氣體保護焊接時，可以采用惰性氣體(例如Ar和He)、活性氣體(例如CO₂)或混合氣體(Ar+O₂、Ar+CO₂或多元混合氣體)。其中，CO₂氣體保護焊具有焊接速度快、熔透深度大、成本低的優(yōu)點，在工業(yè)界的應(yīng)用尤為廣泛。

一般的實芯焊絲熔化極氣體保護自動焊接熱輸入范圍為0.5～1.5kJ/mm，而0.25kJ/mm的超低熱輸入屬于極端苛刻的焊接工藝條件，在該條件下進行焊接必將造成焊縫金屬加速冷卻以及嚴(yán)重的非平衡固態(tài)相變，從而對焊縫金屬組織產(chǎn)生不利影響，并造成其綜合性能指標(biāo)特別是韌性的下降，焊縫金屬組織與性能的惡化同時將導(dǎo)致近鄰的熔合區(qū)性能下降。

然而，現(xiàn)有的氣體保護焊絲都是基于常用的熔化極氣體保護焊接工藝，無論采用富氬混合氣體保護還是CO₂氣體保護，焊接熱輸入一般不低于0.5kJ/mm，焊縫金屬焊后冷卻速度適中，在現(xiàn)有的氣體保護焊絲的化學(xué)成分體系范圍內(nèi)不會造成焊縫金屬組織異常并導(dǎo)致嚴(yán)重脆化，但一旦將其應(yīng)用在不超過0.25kJ/mm的超低熱輸入氣體保護自動焊接時，就會出現(xiàn)焊縫金屬嚴(yán)重脆化，并且沖擊功和CTOD斷裂韌性劇烈下降。

圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的采用超低熱輸入自動焊接的焊縫金屬的微觀組織。

如圖1所示，針對API 5LX70M管線鋼管，采用低合金鋼常用AWS A 5.18ER70S-G氣體保護實芯焊絲進行0.25kJ/mm超低熱輸入自動焊接(保護氣體為80％Ar+20％CO₂)，由于焊后快速冷卻，焊縫金屬出現(xiàn)了不均勻分布的條狀馬氏體以及大量團簇狀M-A組元，這導(dǎo)致其韌性嚴(yán)重下降，-10℃條件下沖擊功單值甚至低于35J，CTOD斷裂韌性值普遍低于0.1mm，個別低于0.05mm。

此外，80％Ar+20％CO₂混合氣體具有氬弧特征，盡管焊接工藝過程穩(wěn)定、飛濺小，但由于氬弧等離子體能量分布中心高、周圍低的特點，在超低熱輸入要求下的快速焊接時坡口邊緣熔合能力較差，未熔合缺陷出現(xiàn)的幾率較高，焊接工藝調(diào)整窗口很窄。

基于此，期望獲得一種氣體保護焊絲，其可以對高速焊接尤其是超低熱輸入自動焊接具有良好的適應(yīng)性，通過對氣體保護焊絲的化學(xué)成分體系的優(yōu)化，提高焊縫金屬韌性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種適合超低熱輸入自動焊接的低碳CO₂氣體保護焊絲，該低碳CO₂氣體保護焊絲采用較低碳含量設(shè)計，從而降低超低熱輸入焊接快速冷卻引起的焊縫淬硬脆化，并從源頭上減少或消除脆性團簇狀M-A組元的生成。此外，該低碳CO₂氣體保護焊絲還采用較高含量的硅錳以及適量的鈦進行聯(lián)合脫氧，保證在低氧環(huán)境下添加的鎳、銅合金元素固溶于鐵素體基體，在不明顯提高焊縫金屬強度的前提下，顯著提高焊縫金屬韌性。