本發明涉及焊接材料領域，特別涉及一種適用于焊接后做應力消除處理的56公斤級藥芯焊絲。
背景技術：
：近年來，隨著海洋資源的開采向更深、更冷的海域擴張，海洋結構的建造要求質量越來越高的鋼材及焊接材料，這些材料應能夠抵抗富有挑戰性的海洋環境。在這些海洋結構中，導管架最大的工作海水深度為450m，目前主要采用屈服強度為460MPa的高強度鋼。導管架的管狀支柱支撐著固定生產平臺，其在節點(常用的T、Y、K接頭)處將很多管子連接在一起。由于這些節點的特點是多方向的焊接線聚集，因此焊接殘余應力易于在節點集中，因而在焊接后，需做一些局部退火來釋放應力。此外，鑒于導管架所處的深冷海域及波浪的沖擊，要求具有優異的低溫沖擊韌性，以抵抗脆性斷裂的危險。而采用傳統的Q460鋼用低溫藥芯焊絲在應力消除退火之后，沖擊韌性卻不甚理想。技術實現要素：為解決上述技術問題，本發明提供了一種適用于焊接后做應力消除處理的56公斤級藥芯焊絲，其焊縫金屬在焊態及不同的應力消除退火態(580℃×1h及620℃×1h)下均展現了優異的機械性能，甚至-60℃的低溫仍能獲得令人滿意的沖擊韌性，能夠滿足導管架Q460鋼的焊接。本發明的技術方案是：一種適用于焊接后做應力消除處理的56公斤級藥芯焊絲，由焊藥和鋼帶構成，焊藥包裹于鋼帶內，所述焊藥占焊絲總重量的10～20％，所述鋼帶是低P、S鋼帶；以鋼帶總重量為基準，按重量百分比計，所述低P、S鋼帶的組分如下：C：0.010～0.030％；Si：0.01～0.03％；Mn：0.10～0.30％；Al：0.005～0.035％；P：0.005～0.010％；S：0.005～0.010％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準，按重量百分比計，所述焊藥的組分如下：TiO2：20～50％；SiO2：1～10％；ZrO2：0.5～5.0％；氟化物：0.1～3.0％；Na2O：0.05～5.00％；K2O：0.1～5.0％；Al+Mg：1～8％；C：0.01～0.20％；Mn：10～18％；Si：0.5～5.0％；Ni：5～20％；Ti：0.1～5.0％；B：0.01～0.10％；Fe：余量。優選的，以焊藥總重量為基準，按重量百分比計，所述焊藥的組分如下：TiO2：25～45％；SiO2：3～8％；ZrO2：1～3％；氟化物：0.1～3.0％；Na2O：0.05～3.00％；K2O：0.5～5.0％；Al+Mg：1～8％；C：0.05～0.15％；Mn：10～18％；Si：1～3％；Ni：8～12％；Ti：0.1～5.0％；B：0.01～0.10％；Fe：余量。優選的，所述適用于焊接后做應力消除處理的56公斤級藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準，按重量百分比計，所述低P、S鋼帶的組分如下：C：0.018～0.026％；Si：0.020～0.028％；Mn：0.19～0.27％；Al：0.017～0.030％；P：0.008～0.009％；S：0.005～0.007％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準，按重量百分比計，所述焊藥的組分如下：TiO2：32.8～41.5％；SiO2：3.1～5.3％；ZrO2：1.2～2.3％；氟化物：0.8～1.9％；Na2O：0.24～0.96％；K2O：1.9～4.1％；Al+Mg：2.7～4.8％；C：0.08～0.12％；Mn：12.8～16.3％；Si：1.6～2.8％；Ni：8.9～10.3％；Ti：1.0～3.3％；B：0.06％；Fe：余量。所述氟化物至少包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF中的一種或多種。以重量百分比計，所述焊絲的熔敷金屬的組分包括：C：0.032～0.039％；Mn：1.20～1.35％；Si：0.26～0.35％；P：0.007～0.009％；S：0.005～0.006％；Al：0.009～0.011％；Ni：1.45～1.59％；Ti：0.044～0.067％；B：0.0021～0.0030％。具體分析本發明中焊藥各組分在藥芯焊絲中各自發揮的作用如下：氧化物(包括TiO2、SiO2、ZrO2、Na2O和K2O)的主要作用是造渣、穩弧，美化焊縫，提高脫渣性。氧化物過少時，焊接工藝性能較差，不易形成短渣，對立、橫位置不利，氧化物過多時，焊縫含氧量提高，降低了低溫韌性。氟化物(包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF等)的主要作用為造渣和脫氫，另外還可調節粘度，提高熔渣的覆蓋性，氟化物過少時，脫氫作用不大，氟化物過多時，焊接煙塵量明顯增大，電弧不穩，同時氟化物也具有一定的稀渣能力。鋁及鎂的主要作用是脫氧。碳的主要作用是提供適當的力學性能。錳的主要作用是脫氧、脫硫和向焊縫中過渡合金元素。硅的主用作用是通過硅錳聯合脫氧，這樣脫氧效果更佳，同時過渡合金元素。鎳的主要作用是向焊縫中過渡合金元素，它是提高韌性最有效的元素。微量的Ti和B的主要作用是向焊縫中過渡合金元素，通過Ti和B的復合來細化晶粒，從而提高力學性能。本發明采用低P、S的鋼帶，因而熔敷金屬的P、S含量均控制在0.010％以下，大大提高了抗熱裂性能；通過在焊藥中添加一定含量的氟化物進行脫氫處理，因而熔敷金屬的擴散氫含量可控制在4ml/100g(水銀法)以下，大大提高了抗龜裂性；通過精確的設計熔敷金屬的化學成分比例搭配(C-Si-Mn-1.5％Ni-Ti-B)，能夠使焊態及應力消除退火態下的焊縫金屬均能獲得十分細小的顯微組織，因而可獲得優異且穩定的機械性能，甚至-60℃的低溫仍能獲得令人滿意的沖擊韌性：焊態下，可保證-40℃沖擊值≥130J，-60℃沖擊值≥100J；580℃×1h的退火態下，可保證-40℃沖擊值≥80J，-60℃沖擊值≥65J；620℃×1h的退火態下，可保證-40℃沖擊值≥100J，-60℃沖擊值≥80J。此外兩種狀態下熔敷金屬的強度等級均能匹配導管架的Q460鋼。本發明的有益效果是：本發明藥芯焊絲具有優異的抗裂性能，其焊縫金屬在焊態及不同的應力消除退火態(580℃×1h及620℃×1h)下均展現了優異的機械性能，甚至-60℃的低溫仍能獲得令人滿意的沖擊韌性，滿足導管架Q460鋼的焊接。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。本發明由鋼帶和焊藥組成，焊藥包裹在鋼帶內，采用低P、S的鋼帶，其鋼帶組分(重量百分比％)如下表：CSiMnAl0.010-0.0300.01-0.030.10-0.300.005～0.035PSFe0.005-0.0100.005-0.010余量焊藥占焊絲全重量比例為10％～20％，其焊藥組分(重量百分比％)如下表：TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg20-501-100.5-5.00.1-3.00.05-5.000.1-5.01-8CMnSiNiTiBFe0.01-0.2010-180.5-5.05-200.1-5.00.01-0.10余量優選的，更好的焊藥組分(重量百分比％)如下表：TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg25-453-81-30.1-3.00.05-3.000.5-5.01-8CMnSiNiTiBFe0.05-0.1510-181-38-120.1-5.00.01-0.10余量更優選的，所述適用于焊接后做應力消除處理的56公斤級藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準，按重量百分比計，所述低P、S鋼帶的組分如下：C：0.018～0.026％；Si：0.020～0.028％；Mn：0.19～0.27％；Al：0.017～0.030％；P：0.008～0.009％；S：0.005～0.007％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準，按重量百分比計，所述焊藥的組分如下：TiO2：32.8～41.5％；SiO2：3.1～5.3％；ZrO2：1.2～2.3％；氟化物：0.8～1.9％；Na2O：0.24～0.96％；K2O：1.9～4.1％；Al+Mg：2.7～4.8％；C：0.08～0.12％；Mn：12.8～16.3％；Si：1.6～2.8％；Ni：8.9～10.3％；Ti：1.0～3.3％；B：0.06％；Fe：余量。實施例1：采用焊絲生產行業內通用的制造工藝，按表1-1的鋼帶組分制作外皮，按照表1-2的焊藥配方進行配制并將焊藥包裹于鋼帶內(overlap)：表1-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0180.0280.270.0170.0080.005余量表1-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg32.85.31.20.80.964.12.7CMnSiNiTiBFe0.0812.81.68.93.30.06余量其熔敷金屬的化學成分見表1-3，焊態及不同應力消除退火態(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的力學性能及熔敷金屬的擴散氫含量(水銀法)見表1-4：表1-3：熔敷金屬的化學成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0321.200.260.0070.0050.0111.450.0440.0021表1-4：熔敷金屬的力學性能及擴散氫實施例2：采用與實施例1相同的焊絲制造方法，按表2-1的鋼帶組分及表2-2的焊藥配方進行配制：表2-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0200.0260.250.0200.0080.005余量表2-2：焊藥配方(％)其熔敷金屬的化學成分見表2-3，焊態及不同應力消除退火態(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的力學性能及熔敷金屬的擴散氫含量(水銀法)見表2-4：表2-3：熔敷金屬的化學成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0331.230.270.0080.0060.0101.520.0520.0022表2-4：熔敷金屬的力學性能及擴散氫實施例3：采用與實施例1相同的焊絲制造方法，按表3-1的鋼帶組分及表3-2的焊藥配方進行配制：表3-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0220.0240.230.0220.0090.006余量表3-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg37.34.21.91.50.542.83.6CMnSiNiTiBFe0.1014.62.49.62.30.06余量其熔敷金屬的化學成分見表3-3，焊態及不同應力消除退火態(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的力學性能及熔敷金屬的擴散氫含量(水銀法)見表3-4：表3-3：熔敷金屬的化學成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0351.250.300.0080.0050.0091.550.0600.0025表3-4：熔敷金屬的力學性能及擴散氫實施例4：采用與實施例1相同的焊絲制造方法，按表4-1的鋼帶組分及表4-2的焊藥配方進行配制：表4-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0240.0220.210.0250.0090.007余量表4-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg39.53.71.71.70.322.34.2CMnSiNiTiBFe0.1115.22.69.91.70.06余量其熔敷金屬的化學成分見表4-3，焊態及不同應力消除退火態(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的力學性能及熔敷金屬的擴散氫含量(水銀法)見表4-4：表4-3：熔敷金屬的化學成分(％)表4-4：熔敷金屬的力學性能及擴散氫實施例5：采用與實施例1相同的焊絲制造方法，按表5-1的鋼帶組分及表5-2的焊藥配方進行配制：表5-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0260.0200.190.0300.0090.007余量表5-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg41.53.11.51.90.241.94.8CMnSiNiTiBFe0.1216.32.810.31.00.06余量熔敷金屬的化學成分見表5-3，焊態及不同應力消除退火態(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的力學性能及熔敷金屬的擴散氫含量(水銀法)見表5-4：表5-3：熔敷金屬的化學成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0391.350.350.0090.0070.0101.590.0670.0028表5-4：熔敷金屬的力學性能及擴散氫上述實驗可見，本發明藥芯焊絲熔敷金屬的擴散氫含量均在4ml/100g以下(水銀法)，焊態及不同的應力消除退火態(580℃×1h及620℃×1h)下熔敷金屬的機械性能優異且穩定，甚至-60℃的低溫仍能獲得令人滿意的沖擊韌性。以上的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。當前第1頁1 2 3