[发明专利]一种海洋工程用460MPa级药芯焊丝及其应用

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种海洋工程用460MPa级药芯焊丝及其应用。

背景技术

海洋工程装备钢结构工作环境比较恶劣，要经受海水腐蚀，海浪冲刷等自然力破坏，因此对海洋工程结构的焊缝部分要求更高，对焊接材料提出了很高的要求。

目前,国内海洋工程平台装备建造大量使用355MPa～690MPa级别用钢材和配套焊接材料，相对于强度级别较低的355MPa～420MPa钢材及焊接材料，国内与国外的技术水平差距较小，基本可实现自主保障。

然而，强度级别在460MPa～690MPa的钢材及焊接材料由于技术要求较高，国内还无法生产出性能稳定的产品，主要体现在强韧性匹配、耐腐蚀以及制造质量稳定性等几个方面，因此，对于高强度钢焊接材料仍然大量依赖进口。这也造成国外同类焊接材料的售价更高(至少高出国内价格2～3倍)，而且在供货保障上无法满足要求，造成整体装备建造工期的延误。多年的发展经验也表明：在关键材料上受制于人，必将影响整个行业的发展。

因此，针对目前海洋工程建设中，国内高强钢焊接材料系统配套能力差、综合性能与国外产品差距大的现状，迫切需要开发一种海洋工程装备用460MPa级焊接材料，实现海洋工程装备建造配套焊接材料国产化。

发明内容

针对现有海洋工程建设中，国内高强钢焊接材料系统配套能力差、综合性能不稳定的问题，本发明提供了一种海洋工程用460MPa级药芯焊丝，其焊缝金属力学性能稳定、抗裂性好，扩散氢含量低。

本发明的技术方案是提供了一种海洋工程用460MPa级药芯焊丝，包括碳钢外皮和药芯，所述碳钢外皮占药芯焊丝总质量84～87％，药芯占药芯焊丝总质量13～16％，所述药芯的成分及含量占药芯总质量百分比如下：金红石：30～42％，氟化钠：1～2％，长石：3～6％，钛铁：3～5％，硅铁：1～3％，稀土：0.5～1％，镁粉：3～5％，电解锰：5～10％，铝粉：1～2％，镍粉：7～9％，硼铁：4～7％，石墨：0.2～0.5％，硅锰合金：3～6％，锆英砂：0.5～1％，余量为Fe及不可避免的杂质。

作为一种优选的实施方式，所述药芯组成为药芯占药芯焊丝总质量的13％，药芯的成分及含量占药芯总质量百分比如下：金红石：42％，氟化钠：2％，长石：6％，钛铁：5％，硅铁：3％，稀土：1％，镁粉：5％，电解锰：10％，铝粉：2％，镍粉：9％，硼铁：7％，石墨：0.5％，硅锰合金：6％，锆英砂：1％，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，上述碳钢外皮采用低S、P的碳钢钢带，该碳钢钢带的化学组分为C：0.048％，Si：0.21％，Mn：0.30％，S：0.006％，P：0.007％，余量为铁。

进一步地，上述药芯的化学成分中Ti与B的质量比为10:1。

进一步地，上述硼铁中硼的质量分数为0.9～1.8％。

进一步地，上述硅铁采用75^#硅铁，其中硅的质量分数为70～77％。

进一步地，上述硅锰合金采用63-22硅锰合金，其中硅的质量分数为19～23％。

进一步地，上述钛铁中钛的质量分数为30～35％。

本发明海洋工程用460MPa级药芯焊丝采用对接O型或搭接O型的封口方式。

本发明提供的这种药芯焊丝用于海洋工程装备460Mpa级钢结构的配套焊接。

本发明中，各组分的设计原则如下：

金红石的主要成分TiO₂，TiO₂是形成焊接熔渣的主要成分。TiO₂的加入可以稳定电弧，减少焊接飞溅，改善熔渣覆盖性和脱渣性；另外，TiO₂可以改善熔渣流动性，使全位置焊接操作变得方便易掌握；当药芯中TiO₂含量低于30％时，上述特征不明显；当药芯中TiO₂含量高于42％时，不仅破坏了熔渣的覆盖性，而且对力学性能产生不良影响；因此，TiO₂占所述药芯粉料总重量的百分比为30～42％。