本發明屬于焊接材料領域，特別涉及一種Q690低溫高強度鋼用金屬粉型藥芯焊絲。
背景技術：
：近些年來，石油和天然氣的開采已經從陸地轉移到海洋。海洋資源的開采確保了穩定的能量供應，不斷滿足生產及生活的需要。石油和天然氣的地下鉆井已經普遍采用了海洋結構，例如升降式鉆油平臺、導管架、直塔和半潛式鉆油平臺等等。目前，在海上移動式鉆油平臺中，升降式鉆油平臺仍占絕大多數。升降式鉆油平臺是一種用來鉆井的可移動裝置，它的桁架，包括鑿條和齒輪，在運行中可以使平臺自由上升和下降以及定格在某一海水高度。由于鑿條和齒輪要支撐整個平臺，因此它們都必須由高強度鋼制成，例如Q690鋼。針對其所處的低溫海洋環境及波浪的沖擊，配套的焊接材料必須具有足夠的強度及優異的低溫沖擊韌性。采用手工電弧焊可獲得良好的強度與低溫沖擊韌性的結合，但其焊接效率不如藥芯焊絲氣保焊；采用傳統的藥芯焊絲氣保焊雖然焊接效率得到提高，但其熔敷金屬的低溫沖擊韌性卻不理想。技術實現要素：為解決上述技術問題，本發明提供了一種Q690低溫高強度鋼用金屬粉型藥芯焊絲，其采用金屬粉型的焊藥及80％Ar+20％CO2作為保護氣體的這種焊接方式，不但大大提高了焊接效率，而且可獲得具有優異機械性能的焊縫金屬，尤其是低溫沖擊韌性優異。本發明的技術方案是：一種Q690低溫高強度鋼用金屬粉型藥芯焊絲，由焊藥和鋼帶構成，焊藥包裹于鋼帶內；所述鋼帶是低P、S鋼帶；所述焊藥占焊絲總重量的10～20％；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：0.010～0.055％；Si：0.01～0.03％；Mn：0.10～0.30％；Al：0.005～0.060％；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：氟化物：0.1～3.0％；C：0.1～0.5％；Mn：5～20％；Si：1～10％；Cr：1～8％；Ni：10～20％；Mo：1～10％；Fe：余量。優選的，以焊藥總重量為基準，按重量百分比計，所述焊藥的組分優選如下：氟化物：0.1～3.0％；C：0.1～0.5％；Mn：7～13％；Si：1～5％；Cr：1～5％；Ni：12～20％；Mo：1～5％；Fe：余量。優選的，所述Q690低溫高強度鋼用金屬粉型藥芯焊絲，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：0.028～0.036％；Si：0.014～0.022％；Mn：0.15～0.23％；Al：0.036～0.048％；P：0.007～0.009％；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：氟化物：0.76～1.54％；C：0.25～0.33％；Mn：8.2～11.2％；Si：2.8～3.5％；Cr：2.8～3.0％；Ni：16.6～17.4％；Mo：3.4～3.9％；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：0.055～0.066％；Si：0.23～0.30％；Mn：1.54～1.83％；P：0.006～0.007％；S：0.005～0.007％；Cr：0.016～0.017％；Ni：2.40～2.49％；Mo：0.496～0.553％。以重量百分比計，所述焊絲的熔敷金屬的O、N含量為：O≤600ppm，N≤30ppm。優選的，以重量百分比計，所述焊絲的熔敷金屬的O、N含量為：O：530ppm～590ppm；N：26ppm～30ppm。本發明中焊藥各組分在藥芯焊絲中各自發揮的作用如下：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。碳的主要作用是提供足夠的強度。含碳量過低焊縫的強度不足，而含碳量過高則淬硬傾向增大且抗裂性變差。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，它不但可抑制先共析鐵素體的形成，而且還可以細化晶粒，以此來提高焊縫的綜合機械性能。鉻、鉬的主要作用是向焊縫中過渡合金元素，以此來提高熔敷金屬的強度。本發明采用金屬粉型的焊藥，藥粉內幾乎不含造渣劑，因此可連續焊接兩至三層不需清渣，提高了焊接效率，此外，全位置作業性佳，適用于海工各個位置的焊接；通過添加一定含量的C、Mn、Si、Cr、Mo等合金元素，可獲得極高強度的焊縫金屬；通過添加一定含量的Ni來細化晶粒，可獲得低溫沖擊韌性優良(-60℃沖擊值可達50J以上)的焊縫金屬；采用80％Ar+20％CO2作保護氣體且焊絲藥粉內幾乎不含氧化物，因而可大大降低焊縫金屬中的O、N含量(O≤600ppm，N≤30ppm)，這可進一步提高低溫沖擊韌性；焊縫金屬的擴散氫含量一般均在5ml/100g以下(水銀法)，因此冷裂敏感性傾向較低，此外焊縫金屬中的P、S含量均控制在0.010％以下，這大大提高了抗熱裂性能。本發明的有益效果是：本發明藥芯焊絲采用金屬粉型的焊藥及80％Ar+20％CO2作保護氣體，因此可連續焊接且全位置作業性佳，焊縫金屬不但具有優異的抗裂性，而且具有極高的強度與優異的低溫沖擊韌性的結合，尤其是-60℃沖擊值可達50J以上。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。鋼帶為采用低P、S的鋼帶，其組分(重量百分比％)如下表：CSiMnAl0.010-0.0550.01-0.030.10-0.300.005～0.060PSFe0.005-0.0100.005-0.010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：氟化物CMnSiCrNiMoFe0.1-3.00.1-0.55-201-101-810-201-10余量更佳的焊藥組分(重量百分比％)優選如下表：氟化物CMnSiCrNiMoFe0.1-3.00.1-0.57-131-51-512-201-5余量更優選的，所述Q690低溫高強度鋼用金屬粉型藥芯焊絲，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：0.028～0.036％；Si：0.014～0.022％；Mn：0.15～0.23％；Al：0.036～0.048％；P：0.007～0.009％；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：氟化物：0.76～1.54％；C：0.25～0.33％；Mn：8.2～11.2％；Si：2.8～3.5％；Cr：2.8～3.0％；Ni：16.6～17.4％；Mo：3.4～3.9％；Fe：余量。為了更好地理解本發明，下面通過實施例1～5來進一步說明，但本發明并不局限于下述實施例。實施例1：采用焊絲生產行業內通用的制造工藝，按表1-1的鋼帶組分制作鋼帶(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(％)CSiMnAlPSFe0.0280.0140.150.0480.0070.005余量表1-2：焊藥配方(％)氟化物CMnSiCrNiMoFe1.540.338.22.82.816.63.464.33其熔敷金屬的化學成分的重量百分比(O、N為ppm)見表1-3，熔敷金屬的力學性能及擴散氫含量(水銀法)見表1-4：表1-3：熔敷金屬的化學成分(％，O、N為ppm)CSiMnPSCrNiMoON0.0660.231.540.0060.0050.0162.400.49655028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(％)CSiMnAlPSFe0.0300.0160.170.0450.0070.005余量表2-2：焊藥配方(％)氟化物CMnSiCrNiMoFe1.230.318.93.02.816.83.563.46其熔敷金屬的化學成分的重量百分比(O、N為ppm)見表2-3，熔敷金屬的力學性能及擴散氫含量(水銀法)見表2-4：表2-3：熔敷金屬的化學成分(％，O、N為ppm)CSiMnPSCrNiMoON0.0640.231.570.0060.0060.0172.420.50153026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(％)CSiMnAlPSFe0.0320.0180.190.0420.0080.006余量表3-2：焊藥配方(％)氟化物CMnSiCrNiMoFe1.030.299.73.22.917.03.762.18其熔敷金屬的化學成分的重量百分比(O、N為ppm)見表3-3，熔敷金屬的力學性能及擴散氫含量(水銀法)見表3-4：表3-3：熔敷金屬的化學成分(％，O、N為ppm)CSiMnPSCrNiMoON0.0610.261.720.0070.0060.0172.450.52359030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(％)CSiMnAlPSFe0.0340.020.210.0390.0080.006余量表4-2：焊藥配方(％)氟化物CMnSiCrNiMoFe0.810.2710.63.33.017.23.861.02其熔敷金屬的化學成分的重量百分比(O、N為ppm)見表4-3，熔敷金屬的力學性能及擴散氫含量(水銀法)見表4-4：表4-3：熔敷金屬的化學成分(％，O、N為ppm)CSiMnPSCrNiMoON0.0570.291.800.0070.0070.0172.460.54558028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(％)CSiMnAlPSFe0.0360.0220.230.0360.0090.007余量表5-2：焊藥配方(％)氟化物CMnSiCrNiMoFe0.760.2511.23.53.017.43.959.99其熔敷金屬的化學成分的重量百分比(O、N為ppm)見表5-3，熔敷金屬的力學性能及擴散氫含量(水銀法)見表5-4：表5-3：熔敷金屬的化學成分(％，O、N為ppm)CSiMnPSCrNiMoON0.0550.301.830.0070.0070.0172.490.55357527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P、S含量均控制在0.010％以下、擴散氫含量均在5ml/100g以下，因此具有優異的抗裂性，熔敷金屬的O、N含量均控制在較低的水平(O≤600ppm，N≤30ppm)，因此具有極高的強度與優異的低溫沖擊韌性的結合，尤其是-60℃沖擊值可達50J以上，特別適合于Q690低溫高強度鋼用。以上所述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