[發明專利]440MPa級高強鋼焊絲及激光-電弧復合焊接工藝

有效

• 申請號: 202110484206.6
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113001059B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 趙琳;彭云;田志凌;馬成勇;曹洋
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K26/348;B23K26/70
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種440MPa級高強鋼焊絲及激光?電弧復合焊接工藝，屬于材料加工技術領域。焊絲化學成分重量百分比為：C：0.03～0.08，Si：0.40～0.80，Mn：1.2～2.0，Cr：0.20～0.60，Ni：1.00～1.40，Cu：0.005～0.015，P：≤0.01，S：≤0.01，余量為鐵和通常煉鋼存在的雜質。上述焊絲的激光?電弧復合焊接工藝：激光功率3～10kW，焦點處光斑直徑0.2～0.4mm，離焦量0，光絲間距5～10mm，焊接速度0.8～1.5m/min，電弧電壓20～25V，電流165～230A，送絲速度5～8m/min，保護氣體為Ar+2％～5％O₂混合氣體。優點在于，焊接接頭具有良好的力學性能。

技術領域

本發明屬于材料加工技術領域，特別是涉及一種適用于440MPa級船用高強鋼激光-電弧復合焊接的焊絲及焊接工藝。

背景技術

隨著船舶制造技術的發展，440MPa級船用高強鋼薄板在大型船舶甲板、平臺、艙壁、平直圍壁和上層建筑結構等部位大量應用。薄板焊接中結構易變形，平整度控制困難；傳統焊接方法如手工電弧焊、氣體保護焊(CO₂氣體保護焊、熔化極活性氣體保護焊)、埋弧自動焊等存在焊接效率低、焊接質量難以控制等問題。為此，迫切需要開展440MPa級船用高強鋼結構高效高質量焊接技術研究。

作為一種高效焊接方法，激光-電弧復合焊接具有焊接速度快、熔深大、精度高、適應性好等特點。激光-電弧復合焊與目前普遍使用的熔化極活性氣體保護焊(MAG焊)相比，其焊接效率是MAG焊的4～8倍，焊材消耗量只有MAG焊的20％～30％，焊接變形只有MAG焊的1/3。

綜上所述，船用高強鋼結構采用激光-電弧復合焊接，可有效減少焊接變形，提高船舶薄板結構的焊接質量和焊接效率，滿足精益造船的需求，提升我國的船舶制造核心能力。然而，鑒于激光-電弧復合焊接的特點，目前尚缺乏船用高強鋼激光-電弧復合焊配套焊接材料。因此，開展440MPa級船用高強鋼激光-電弧復合焊接配套焊接材料的研究對于行業焊接技術研究具有示范和帶動作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于440MPa級船用高強鋼激光-電弧復合焊接的焊絲及焊接工藝，解決現有440MPa級船用高強鋼激光-電弧復合焊接缺乏配套焊接材料的問題。

本發明提供的適用于440MPa級船用高強鋼激光-電弧復合焊接的焊絲的化學成分重量百分比為：C：0.03～0.08，Si：0.40～0.80，Mn：1.2～2.0，Cr：0.20～0.60，Ni：1.00～1.40，Cu：0.005～0.015，P：≤0.01，S：≤0.01，余量為鐵和通常煉鋼存在的雜質。

適用于440MPa級船用高強鋼焊接，焊接接頭具有良好的力學性能，抗拉強度≥580MPa，-40℃沖擊吸收能量≥100J/cm²，焊縫平均腐蝕速率≤0.18mm/年，復合焊接接頭疲勞強度≥420MPa。

為保證配套焊絲焊縫金屬的強度，在鐵素體焊絲的基礎上，選擇性的增加合金元素添加量，獲得良好的顯微組織，保證焊縫金屬優良的力學性能。

在滿足強度的前提下，盡量將焊絲中C和Cr含量控制在較低的范圍內，以降低焊縫金屬的碳當量、淬硬傾向及裂紋敏感系數。

焊絲中Mn、Si等合金元素的含量應保持在一定的水平，一方面用于固溶強化基體組織，以彌補降C導致的強度損失；另一方面，合理配比的Mn、Si含量可進行聯合脫氧，降低焊縫中增氧引起的韌性損失。

加入適當含量的Ni，保證焊縫金屬的韌性。

采用先進的冶煉技術，嚴格控制焊絲中S、P、O、N和其他雜質元素，保證焊縫金屬的純凈化，改善焊縫金屬的強韌性。

銅在焊絲中的突出作用是改善抗大氣腐蝕性能，而且能夠提高強度和屈服比。