[发明专利]一种疲劳性能优异的大热输入焊接接头

说明书

本发明公开了一种疲劳性能优异的大热输入焊接接头，其焊缝金属的化学成分按重量百分比包括：C0.005～0.050％，Si0.01～0.30％，Mn2.5～4.5％，Mo0.05‑0.50％，Ni0.1‑1.5％，Ti0.005‑0.050％，B0.0005‑0.0050％，P≤0.015％，S≤0.010％，Al≤0.02％，并且满足：90≤M≤160，其中M＝425.3[C]+29.5[Mn]+18.7[Ni]+8.2[Mo]；[Ti]/[Al]≥4，[]表示各元素的重量百分比(％)，余量为Fe及不可避免的杂质；焊缝金属中当量圆直径大于0.2μm的夹杂物的数量N(个/mm³)满足：3.0×10⁷≤N≤1.5×10⁸。本发明的焊接接头可采用200KJ/cm以上的大热输入焊接方法焊接而成，焊接接头的抗疲劳性能良好，可用于承受交变载荷的大型构件的焊接。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别是涉及一种疲劳性能优异的大热输入焊接接头。

背景技术

当前我国基础设施建设处高速发展阶段，高层建筑、大跨度桥梁、大型船舶、海洋平台等工程结构的制造逐渐向大型化方向发展。为提高工程效率，各类大热输入焊接方法在不同的领域得到了广泛应用，如电渣焊适合焊接高层建筑的箱型柱和箱型梁隔板，气电立焊适合焊接大型船体总段的大合拢缝，多丝埋弧焊适合长直焊缝的拼板焊接等。由于大型工程结构在服役过程中，不可避免地会经受承重载荷变化、风、浪等恶劣工况，为提高安全系数，要求其具备较高的疲劳性能，但当前大热输入焊接的焊缝及热影响区组织粗大，使焊接接头成为整个结构中疲劳性能最薄弱部位。

在目前已公开的相关文献技术中，专利CN100430174A公开了一种大量输入热型焊接的焊接接头及其焊接方法，主要通过焊丝中加入大量的硼，焊接时硼扩散至热影响区提高该区域的低温韧性，但未提及焊接接头的疲劳性能，且焊缝金属的碳含量偏高，显著增加了焊接接头的裂纹敏感性。

专利CN109128573A和CN109128585A公开了一种大热输入气电立焊气体保护药芯焊丝，其焊缝金属中铝含量过高，所形成的尺寸较大的氧化铝类脆性夹杂物易成为疲劳裂纹的起源，从而降低焊接接头的疲劳性能。

专利CN103350290A公开了一种用于低温钢板的电渣焊实芯焊丝，侧重于提高焊缝金属的低温韧性，故焊丝中镍含量较高，但未提及焊接接头的疲劳性能，且焊缝金属的碳、镍含量偏高，存在合金元素含量高及抗裂性差的问题。

专利CN103917327A公开了一种可大幅度提高节点板与高强度板的包角焊接部的疲劳强度的焊接接头，通过采用低相变点焊接材料使焊接金属的马氏体相变开始点为350℃以下，低温相变在焊缝表面产生的残余压应力可提高焊接接头的疲劳性能，但低相变点焊接材料存在着合金元素含量高，力学性能和抗裂性不如普通焊接材料的问题，因此没有达到真正实用化的程度。

专利CN102632348A公开了一种提高工程机械高强钢焊接接头疲劳性能的实芯焊丝，但该焊丝仅用于热输入偏小的氩弧焊或气体保护焊的焊接，且焊接钢板的厚度不大于20mm。此外，该焊丝中贵重合金元素Ni、Cr的含量较高，使焊接成本较高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种疲劳性能优异的大热输入焊接接头，通过对焊缝金属合理的成分设计，一方面细化了焊缝金属的晶粒尺寸，降低了焊接接头中晶界铁素体的比例，另一方面改变了焊缝中残余应力的状态，以满足大型工程结构在恶劣工况下服役时对疲劳性能的要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开:一种疲劳性能优异的大热输入焊接接头,采用200KJ/cm以上的大热输入焊接方法焊接而成，所述焊接接头满足：1)、焊缝金属的化学成分按重量百分比由以下组分组成：