[发明专利]在低温下具有优异CTOD性能的药芯焊丝电弧焊接金属接头以及具有所述焊接金属接头的钢构件

说明书

技术领域

本发明涉及用于焊接结构例如船只、建筑、桥梁、海工建筑、钢管和管道的进行药芯焊丝电弧焊接(FCAW)的焊接金属接头，以及具有所述焊接金属接头的钢构件，更具体地，涉及在低温下具有优异CTOD性能的药芯焊丝电弧焊接(FCAW)金属接头以及具有所述FCAW金属接头的钢构件。

背景技术

最近，由于油价的持续上涨，在寒冷地区越来越多地建设和使用海工建筑。所用的钢构件要求在低温下具有高强度和高CTOD性能。

海工建筑焊接接头的CTOD性能是确保海工建筑稳定性的极为重要的因素。

通常，在海工建筑上进行的药芯焊丝电弧焊接使用热量输入范围约7-25kJ/cm的热量输入。

通常，在焊接过程中形成的焊接金属在凝固过程中形成粗柱状结构，并沿粗晶粒内的奥氏体晶界形成粗晶界铁素体和魏氏组织铁素体。即，焊接金属接头是焊接区中CTOD性能下降得最厉害的部分。

因此，为确保焊接结构的稳定性，要控制焊接金属接头的精细结构以确保焊接金属接头的CTOD性能。为此，提出了规定焊接材料组成的技术。JP特开平11-170085公开了所述技术的实例。然而，此技术未涉及对精细结构和粒径的控制，并且用该文献所述的焊接材料制成的焊接金属接头难以获得足够的韧性。

此外，JP特开2005-171300公开了一种组合物，包括以重量％计，至多0.07％的C、至多0.3％的Si、1.0-2.0％的Mn、至多0.02％的P、至多0.1％的S、0.04-0.1％的sol.Al(可溶性Al)、0.0020-0.01％的N、0.005-0.02％的Ti和0.0005-0.005％的B，其中ARM——其被定义为ARM＝197-1457C-1140sol.Al+11850N-316(Pcm-C)——在40-80的范围内。然而，由于所指定的ARM不包括对焊接金属接头中氧含量的限定，因此难以确保进行大线能量SAW的焊接金属接头的冲击韧性。

此外，JP特开平10-180488通过包括以重量％计，0.5-3.0％的造渣剂、0.04-0.2％的C、至多0.1％的Si、1.2-3.5％的Mn、0.05-0.3％的Mg、0.5-4.0％的Ni、0.05-1.0％的Mo、0.002-0.015％的B以确保合适的冲击韧性，但未涉及氧和氮的含量。因此，难以确保金属焊接的CTOD性能。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面通过使用Ti氧化物和可溶性B加快晶粒内针状铁素体的转变而提供具有高强度性能并同时在低温下具有优异CTOD性能的药芯焊丝电弧焊接金属接头，以及具有所述金属焊接接头的钢构件。

技术方案

下文将对本发明进行详细描述。

根据本发明的一个方面，本发明提供在低温下具有优异CTOD性能的药芯焊丝电弧焊接金属接头，所述FCAW金属接头包括，以重量计：0.01-0.2％的C、0.1-0.5％的Si、1.0-3.0％的Mn、0.5-3.0％的Ni、0.01-0.1％的Ti、0.0010-0.01％的B、0.005-0.05％的Al、0.003-0.006％的N、至多0.03％的P、至多0.03％的S、0.03-0.07％的O，所述FCAW金属接头满足0.≤Ti/O≤1.3、6≤Ti/N≤12、7≤O/B≤12和1.2≤(Ti+4B)/O≤1.9的关系，以及余量的Fe和不可避免的杂质，所述FCAW金属接头包括一种具有85％或更多的针状铁素体且余量为贝氏体、晶界铁素体和多边形铁素体中的至少一种的显微组织。

所述FCAW金属接头还可包括一种或多种选自0.0001-0.1％的Nb、0.005-0.1％的V、0.01-2.0％的Cu、0.05-1.0％的Cr、0.05-1.0％的Mo、0.05-0.5％的W和0.005-0.5％的Zr的元素或/和一种或多种选自0.0005-0.005％的Ca和0.005-0.05％的REM的元素。

粒径在0.01-0.1μm(微米)的范围内的TiO氧化物可以1.0×10⁷/mm³或更高分布在所述FCAW金属接头中。

根据本发明的另一个方面，本发明提供具有所述FCAW金属接头的钢构件。

有益效果

可提供一种通过使用TiO氧化物和可溶性B加快焊接金属接头内针状铁素体的转变而具有高强度性能，同时在低温下具有优异CTOD性能的药芯焊丝电弧焊接金属接头，以及具有所述金属焊接接头的钢构件。

具体实施方式

现在将对本发明进行详细描述。