[發(fā)明專利]一種可在50~100kJ/cm熱輸入焊接的500MPa多絲埋弧焊盤條及焊絲

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211611822.4
• 申請(qǐng)日: 2022-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN115815876A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王青峰;唐宇燦;譙明亮;胡兵;王攀峰;劉日平;肖丙政;鄧偉;李偉偉;楊志瀚;李旭超;文輝;彭學(xué)藝;陳洋;李偉;何江里;王秋鳴;楊嘯雨;趙麗洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué);南京鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): B23K35/30
• 分類號(hào): B23K35/30;B23K9/18
• 代理公司: 河北企弘知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13175
• 代理人: 高寧寧

本發(fā)明公開了一種可在50~100kJ/cm熱輸入焊接的500MPa多絲埋弧焊盤條，其特征在于，盤條的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比包括：C:0.03~0.12，Si：0.05~0.09，Mn:2.0~2.25，P：≤0.012，S：≤0.005，Ni:0.55~1.0，Mo：0.05~0.18，Ti:0.13~0.24，B：0.0005~0.0045，V：0.01~0.02，Ca：≤0.015，Al:≤0.05，Zr：≤0.005，Re≤0.005，Cu≤0.05，Cr≤0.05，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還公開了一種可在50~100kJ/cm熱輸入焊接的500MPa多絲埋弧焊焊絲。本發(fā)明的焊絲在50~100kJ/cm熱輸入下焊接工藝性能優(yōu)良，熔池流動(dòng)性良好，熔敷金屬成型美觀，抗裂性能優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，可用于埋弧焊、焊劑銅襯墊法等焊接方法的多絲共熔池大熱輸入焊接，具體的說(shuō)是一種可用于橋梁鋼Q345~Q370qEHW在50~100kJ/cm熱輸入的多絲埋弧焊焊絲及盤條，其焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度不低于500MPa、且-40℃沖擊功不低于80J。

背景技術(shù)

大跨度重載鋼橋普遍大量使用厚規(guī)格的鋼梁構(gòu)件，一般占其中所有規(guī)格構(gòu)件數(shù)量的40%。為推動(dòng)鋼鐵行業(yè)向高效智能化制造方面發(fā)展的目標(biāo)，提高大跨度厚規(guī)格橋梁結(jié)構(gòu)件平位和船位的焊接效率、同時(shí)縮短制造工期和降低成本，亟待開發(fā)大線能量的高效焊接技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)熱輸入大于50kJ/cm的焊接稱為大熱輸入焊接。現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)如為提高生產(chǎn)效率而拿普通焊材采用大線能量焊接，隨之則會(huì)出現(xiàn)焊縫區(qū)金屬韌性的急劇下降，難以保證焊縫區(qū)金屬力學(xué)性能與大焊接熱輸入之間的匹配問(wèn)題。其原因是隨著焊接線能量的增加，焊接區(qū)的冷卻速度下降，焊縫金屬組織容易粗化。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用在大線能量方面的焊接材料多數(shù)從國(guó)外進(jìn)口，成本昂貴。因此開發(fā)高效、性能優(yōu)良的焊接材料，可具有生產(chǎn)效率高、綠色節(jié)能、成型美觀、低污染和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，因此使其逐漸成為具有良好發(fā)展前途的焊接材料。

授權(quán)公告號(hào)為CN01135349.X的發(fā)明專利公開了一種“大線能量埋弧焊接接頭、該接頭的制法及所用焊絲和焊劑”整套技術(shù)，其特征在于大線能量埋弧焊用焊絲是由C：0.03~0.10%、N：≤0.0035%、Si：≤0.4%、Mn：1.0~2.5%，以及Ti在0.03%以上且滿足Ti/N：15~50組成。上述焊絲組成還含有從Mo、Nb、B、Ni中選出的一種或2種以上且該焊接接頭的焊縫金屬成分還需滿足0.6≤B/N≤1.2，并控制焊縫金屬中的晶界鐵素體生成量為10.0%面積以下。該發(fā)明專利技術(shù)復(fù)雜，要求較高，實(shí)施難度較大。且該發(fā)明埋弧焊絲雖可在150kJ/cm大線能量條件下焊接，但是實(shí)施例中僅給出了0℃和-20℃的低溫沖擊韌性，未能給出E級(jí)鋼在-40℃所要求的低溫沖擊韌性數(shù)值。

授權(quán)公告號(hào)為CN97104393.0的發(fā)明專利公開了一種低合金高強(qiáng)度高韌性埋弧焊絲，其特征在于焊絲通過(guò)減少C、Mn含量，控制Si含量，降低S、P，添加0.2~0.5%的Ni，0.10~0.16%的Ti以及0.006~0.01%的B即Mn-Ni-Ti-B系。保證了合適的焊縫強(qiáng)度，增加針狀鐵素體的數(shù)量，提高焊縫金屬的低溫韌性。該發(fā)明的焊絲稱適合大熱輸入焊接，但是在實(shí)施例中只給出了44kJ/cm焊接熱輸入時(shí)焊接接頭的力學(xué)性能。同樣在本發(fā)明適用的大熱輸入焊接（50~125kJ/cm）中0.06~0.12%C與1.2~1.8%的Mn元素?zé)龘p嚴(yán)重，容易造成焊縫金屬?gòu)?qiáng)度不足，因此在大熱輸入焊接中需添加適量的過(guò)渡較穩(wěn)定的Mo元素或加大Mn元素的含量，彌補(bǔ)有益合金元素?zé)龘p后焊縫金屬?gòu)?qiáng)度的損失。

而且上述焊絲均未考慮Ni、Mo等合金元素的加入對(duì)焊縫冶金質(zhì)量的影響，合金元素的大量加入，使熔池粘度增加，流動(dòng)性降低，夾雜物不易上浮排出而造成大尺寸的夾雜物缺陷；同時(shí)合金元素大量加入也會(huì)使焊縫相變溫度升高，使焊縫中出現(xiàn)大量先共析鐵素體和側(cè)板條鐵素體組織，使焊縫低溫沖擊韌性明顯降低。因此，在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等內(nèi)容中對(duì)焊接接頭力學(xué)性能的要求下，為提高橋梁等鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)大型鋼結(jié)構(gòu)的焊接制造效率，需開發(fā)適用于Q345~Q370qE級(jí)別50~100kJ/cm焊接熱輸入的配套國(guó)產(chǎn)埋弧自動(dòng)焊焊絲，是進(jìn)一步提高焊接效率、降低成本、提高焊接接頭力學(xué)性能和替代進(jìn)口產(chǎn)品的重要途徑。