本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，特別涉及一種適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的50公斤級藥芯焊絲。
背景技術(shù)：
：近年來，由于海洋嚴(yán)苛的低溫環(huán)境及波浪的沖擊，造船行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。船體設(shè)計(jì)的一些重要部位，例如應(yīng)力集中的拐角，采用EH36及配套焊接材料來提高船體在洶涌海浪航行過程中的抗脆斷能力。這些部位在焊接完成后應(yīng)力往往很大，需要做一些局部退火來釋放應(yīng)力，以期提高焊縫的斷裂延性及低溫沖擊性能。然而采用傳統(tǒng)的50公斤級藥芯焊絲在應(yīng)力消除退火以后，雖能夠釋放焊縫中的殘余應(yīng)力及提高焊縫的疲勞強(qiáng)度和斷裂延性，但會降低焊縫的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。此外，應(yīng)力消除的加熱過程不但會促使焊縫中的Nb、V等元素與C結(jié)合沉淀析出，使低溫沖擊性能大幅度下降，而且也會促使P、S等雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散到焊縫金屬的晶界上，從而引起焊縫的回火脆化及降低抗熱裂性能。因此，迫切需要開發(fā)一種在應(yīng)力消除退火之后，既能達(dá)到EH36的強(qiáng)度等級，又能滿足EH36-40℃沖擊韌性要求的藥芯焊絲。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的50公斤級藥芯焊絲，其焊縫金屬在焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×4h)下均展現(xiàn)了優(yōu)異的機(jī)械性能，尤其是-40℃沖擊韌性(AW：≥100J；SR：≥80J)，能夠滿足EH36的焊接要求。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的50公斤級藥芯焊絲，由焊藥和鋼帶構(gòu)成，焊藥包裹于鋼帶內(nèi)，所述焊藥占焊絲總重量的10～20％，所述鋼帶為低P、S鋼帶；以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，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(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：TiO2：25～55％；SiO2：1～10％；ZrO2：0.5～5.0％；氟化物：0.1～3.0％；Na2O：0.05～3.00％；K2O：0.1～5.0％；Al+Mg：1～8％；C：0.01～0.20％；Mn：8～18％；Si：0.5～5.0％；Ni：1～5％；Ti：0.1～5.0％；B：0.01～0.10％；Fe：余量。優(yōu)選的，以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：TiO2：30～50％；SiO2：2～8％；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：0.05～0.20％；Mn：10～18％；Si：0.5～5.0％；Ni：1～5％；Ti：0.1～5.0％；B：0.01～0.10％；Fe：余量。優(yōu)選的，所述的適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的50公斤級藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述低P、S鋼帶的組分如下：C：0.021～0.027％；Si：0.015～0.024％；Mn：0.14～0.21％；Al：0.022～0.030％；P：0.006～0.008％；S：0.005～0.007％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：TiO2：40.5～45.9％；SiO2：4.4～5.8％；ZrO2：1.0～2.1％；氟化物：1.6～1.9％；Na2O：0.39～0.67％；K2O：2.3～3.0％；Al+Mg：3.3～4.8％；C：0.10～0.12％；Mn：14.6～15.7％；Si：2.0～3.2％；Ni：2.7～3.4％；Ti：1.7～2.2％；B：0.06～0.07％；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(jì)，所述焊絲的熔敷金屬的組分包括：C：0.038～0.042％；Mn：1.17～1.23％；Si：0.23～0.32％；P：0.006～0.008％；S：0.005～0.007％；Al：0.009～0.012％；Ni：0.44～0.53％；Ti：0.050～0.055％；B：0.0022～0.0028％。本發(fā)明中焊藥各組分在藥芯焊絲中各自發(fā)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(wěn)弧，美化焊縫，提高脫渣性。氧化物過少時(shí)，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(shí)，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)的主要作用為造渣和脫氫，另外還可調(diào)節(jié)粘度，提高熔渣的覆蓋性，氟化物過少時(shí)，脫氫作用不大，氟化物過多時(shí)，焊接煙塵量明顯增大，電弧不穩(wěn)，同時(shí)氟化物也具有一定的稀渣能力。鋁和鎂的主要作用是脫氧。碳的主要作用是提供適當(dāng)?shù)牧W(xué)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(lián)合脫氧，這樣脫氧效果更佳，同時(shí)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(fù)合來細(xì)化晶粒，從而提高力學(xué)性能。本發(fā)明通過在焊藥中添加一定含量的Ni及微量的Ti、B，使得無論是在焊態(tài)還是應(yīng)力消除退火態(tài)，均能保持十分細(xì)小的顯微組織，因而可獲得十分優(yōu)異的機(jī)械性能，尤其是-40℃下的沖擊韌性；其中應(yīng)力消除退火態(tài)下的機(jī)械性能總體稍遜于焊態(tài)：焊態(tài)下，可保證屈服強(qiáng)度≥520MPa，抗拉強(qiáng)度≥585MPa，延伸率≥27％，-40℃沖擊值≥100J，應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×4h)下，可保證屈服強(qiáng)度≥500MPa，抗拉強(qiáng)度≥565MPa，延伸率≥28％，-40℃沖擊值≥80J；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，這大大提高了抗熱裂性能；熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量控制在4ml/100g以下(水銀法)，這提高了抗龜裂性。本發(fā)明藥芯焊絲具有優(yōu)異的抗裂性能，其焊縫金屬在焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×4h)下均展現(xiàn)了優(yōu)異的機(jī)械性能，尤其是-40℃下的沖擊韌性(AW：≥100J；SR：≥80J)，能夠滿足EH36的焊接。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明由鋼帶和焊藥組成，焊藥包裹在鋼帶內(nèi)，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+Mg25-551-100.5-5.00.1-3.00.05-3.000.1-5.01-8CMnSiNiTiBFe0.01-0.208-180.5-5.01-50.1-5.00.01-0.10余量更好的焊藥組分(重量百分比％)優(yōu)選如下表：更優(yōu)選的，所述的適用于焊接后做應(yīng)力消除處理的50公斤級藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述低P、S鋼帶的組分如下：C：0.021～0.027％；Si：0.015～0.024％；Mn：0.14～0.21％；Al：0.022～0.030％；P：0.006～0.008％；S：0.005～0.007％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：TiO2：40.5～45.9％；SiO2：4.4～5.8％；ZrO2：1.0～2.1％；氟化物：1.6～1.9％；Na2O：0.39～0.67％；K2O：2.3～3.0％；Al+Mg：3.3～4.8％；C：0.10～0.12％；Mn：14.6～15.7％；Si：2.0～3.2％；Ni：2.7～3.4％；Ti：1.7～2.2％；B：0.06～0.07％；Fe：余量。實(shí)施例1：采用焊絲生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)通用的制造工藝，按表1-1的鋼帶組分制作鋼帶(即外皮)，按照表1-2的焊藥配方進(jìn)行配制并將焊藥包裹于鋼帶內(nèi)(overlap)：表1-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0220.0150.140.0220.0060.005余量表1-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg37.83.62.51.50.743.22.8CMnSiNiTiBFe0.1016.31.62.51.50.0625.80其熔敷金屬的化學(xué)成分見表1-3，焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×4h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表1-4：表1-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0401.200.230.0080.0070.0100.440.0500.0022表1-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例2：采用與實(shí)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(jìn)行配制：表2-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0270.0180.150.0300.0080.007余量表2-2：焊藥配方(％)其熔敷金屬的化學(xué)成分見2-3，焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×4h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表2-4：表2-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0381.180.250.0070.0070.0090.450.0520.0027表2-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例3：采用與實(shí)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(jìn)行配制：表3-1：鋼帶組分(％)表3-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg42.35.42.11.70.562.73.8CMnSiNiTiBFe0.1115.42.42.91.80.0618.77其熔敷金屬的化學(xué)成分見3-3，焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×4h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表3-4：表3-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0411.230.280.0070.0060.0110.470.0540.0025表3-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例4：采用與實(shí)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(jìn)行配制：表4-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0230.0220.190.0240.0070.005余量表4-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg44.24.91.91.80.482.54.4CMnSiNiTiBFe0.1114.82.83.12.00.0716.94其熔敷金屬的化學(xué)成分見4-3，焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×4h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表4-4：表4-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0421.170.240.0060.0060.0100.520.0550.0025表4-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫實(shí)施例5：采用與實(shí)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(jìn)行配制：表5-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0210.0240.210.0220.0070.005余量表5-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg45.94.41.71.90.392.34.8CMnSiNiTiBFe0.1214.63.23.42.20.0715.02其熔敷金屬的化學(xué)成分見5-3，焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)(620℃×4h)下熔敷金屬的力學(xué)性能及熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量(水銀法)見表5-4：表5-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSAlNiTiB0.0401.180.320.0060.0050.0120.530.0520.0028表5-4：熔敷金屬的力學(xué)性能及擴(kuò)散氫上述實(shí)驗(yàn)可見，本發(fā)明藥芯焊絲熔敷金屬的P、S含量均控制在0.010％以下，熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量控制在4ml/100g以下(水銀法)，焊態(tài)及應(yīng)力消除退火態(tài)的熔敷金屬具有優(yōu)異的機(jī)械性能，尤其是-40℃具有很高的沖擊值(AW：≥100J；SR：≥80J)。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3