[发明专利]一种高强度高韧性桥梁钢焊接接头的焊缝金属

说明书

本发明涉及一种高强度高韧性桥梁钢焊接接头的焊缝金属，以重量百分比计含有：0.02~0.06%C，0.05~0.80%Si，1.20~1.80%Mn，0.10~0.50%Ni，0.10~0.50%Cr，0.10~0.50%Mo，0.01~0.05%Nb，0.01~0.05%V，0.01~0.05%Ti，0.010~0.030%O，以及0.001~0.005%Mg，0.003~0.008%Zr，0.001~0.005%Ca中的一种及以上，余量为Fe及不可避免的杂质元素；并且满足以下关系式：1≤30×{[Mg]+[Zr]/3+[Ca]}/[Ti]≤3。本发明具有优异的综合力学性能，焊缝金属的屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥700MPa，‑80℃冲击功≥100J。特别适用于极低温度下造船、桥梁、钢结构等领域。

技术领域

本发明涉及一种高强度高韧性桥梁钢焊接接头的焊缝金属，特别涉及一种高强度高韧性桥梁钢的埋弧焊焊接接头的焊缝金属。

背景介绍

随着桥梁行业的发展，桥梁结构不断的向大型化、大跨度方向发展，对于安全等级的要求也不断严苛，因此不仅对桥梁钢提出了更高的要求，同时也对桥梁钢焊接接头的焊缝金属提出了更高的要求。目前，桥梁结构用钢级别已经提高到了屈服强度500MPa级，而市场上却没有相应配套的专用焊丝。

已公开的专利中，有抗拉强度达到700MPa级以上的焊丝，但这一类焊丝中有一部分添加了大量的Ni元素，可以将冲击韧性提高到满足-60℃冲击功的要求，如CN101716706B、CN102233493B、CN104227264B、CN103480976B等，但其缺点在于：一方面添加了大量的合金元素，导致焊接时焊缝金属的流动性变差，焊接裂纹敏感性大，另一方面Ni是贵金属元素，添加大量的Ni元素会导致焊丝的生产成本大幅度提高；另一部分焊丝采用低合金化的方法，在提高焊缝金属的抗拉强度的同时，降低了焊缝金属的裂纹敏感性，但由于其未对焊缝金属中的氧含量做出明确规定，导致焊缝金属的低温韧性难以突破-60℃的限制，如专利技术CN1058923C、CN1104933C、CN1290661C、CN100462185C、CN105195919A、CN105081604A、CN106312365A等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度高韧性的焊缝金属，该焊缝金属的综合性能优良，屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥700MPa，-80℃冲击值≥100J，并且焊缝金属成型美观，满足桥梁钢Q500qE的焊接要求。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度高韧性桥梁钢焊接接头的焊缝金属，其特征在于，以重量百分比计含有：0.02～0.06％C，0.05～0.80％Si，1.20～1.80％Mn，0.10～0.50％Ni，0.10～0.50％Cr，0.10～0.50％Mo，0.01～0.05％Nb，0.01～0.05％V，0.01～0.08％Ti，0.010～0.030％O，以及0.001～0.005％Mg，0.003～0.008％Zr，0.001～0.005％Ca中的一种及以上，余量为Fe及不可避免的杂质元素，并且满足以下关系式：1≤30×{[Mg]+[Zr]/3+[Ca]}/[Ti]≤3，其中[Ti]、[Mg]、[Zr]、[Ca]分别代表各元素的百分比含量。

本发明焊缝金属的化学成分设计原则如下：

C在焊缝金属中一部分以间隙原子的形式存在，可以有效的提高焊缝金属的强度，另一部分以微合金碳化物的形式存在，可以有效的抑制焊缝金属原奥氏体晶粒的长大，提高焊缝金属的韧性，因此碳含量不宜过低；而过高的C含量则会导致焊缝金属的裂纹敏感性增加，不利于焊接性。鉴于上述理由，焊缝金属的C含量设置为0.02～0.06％。

Mn在焊缝中是有效的强度增加元素和脱氧元素，有利于细化焊缝组织。但过高的Mn含量会使焊缝韧性降低，并增加焊缝的裂纹敏感性，因此Mn含量为1.20～1.80％。