一種用於海工齒條鋼Q690焊接的埋弧焊用焊接材料的製作方法

2023-10-27 22:10:02

本發明涉及焊接材料技術領域，具體是一種用於海工齒條鋼q690焊接的埋弧焊用焊接材料。

背景技術：

海工裝備樁腿齒條鋼均為大厚度，最大厚度可達210mm，材料具有優良的抗層狀撕裂性能。因此，對焊接接頭的抗層狀撕裂性能提出了相應的要求，為了保證接頭的抗層狀撕裂性能，要求配套焊材的s、p含量儘可能低；另外，樁腿現場組裝焊時，工作環境較為惡劣，大氣溼度很大，對控制接頭的擴散氫提出了嚴苛的要求，對配套焊材的氫含量要嚴格控制。現有mn-ni-cr-mo體系的用於焊接q690結構鋼的埋弧焊焊絲焊劑。由於海工齒條鋼用q690材料的強度和衝擊韌性要求更高，現有的產品在強度和衝擊要求方面不能滿足要求，故需開發一種新型的可用於海工齒條鋼q690的埋弧焊焊絲焊劑。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種用於海工齒條鋼q690焊接的埋弧焊用焊接材料，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種用於海工齒條鋼q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊絲與焊劑，所述焊絲由以下按照質量百分比的成分組成：c≤0.15％，mn1.50-2.20％，si≤0.30％，cr≤0.20％，ni2.0-4.0％，mo0.5-1.5％，cu≤0.20％，ti≤0.15％，餘量為fe；所述焊劑由以下按照質量百分比的原料組成：sio2和tio28-20％，mno和al2o310-30％，cao和mgo30-50％，caf215-40％。

作為本發明進一步的方案：所述焊絲由以下按照質量百分比的成分組成：c≤0.12％，mn1.70-2.00％，si≤0.30％，cr≤0.20％，ni2.5-3.5％，mo0.8-1.2％，cu≤0.20％，ti≤0.15％，餘量為fe。

作為本發明進一步的方案：sio2和tio2的質量比為1∶0.5-5。

作為本發明進一步的方案：mno和al2o3的質量比為1∶2-5。

作為本發明進一步的方案：cao和mgo的質量比為1∶0.8-2。

作為本發明進一步的方案：所述焊劑鹼度2.5-3。

作為本發明進一步的方案：所述焊劑鹼度2.8。

作為本發明進一步的方案：將原料按質量百分比稱好，投入混合機混合10-30min，使其充分均勻；將混合完畢的原料使用粘結劑造粒，篩選10-60目合格顆粒，經250℃-350℃烘乾；置入高溫燒結爐經650-750℃燒結1.5-2h，出料冷卻即焊劑。

作為本發明進一步的方案：所述焊劑由以下按照質量百分比的原料組成：sio2和tio210-18％，mno和al2o315-25％，cao和mgo35-45％，caf220-35％。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明在現有mn-ni-cr-mo合金體系基礎上，不添加cr元素，並適當提高其他元素的含量來彌補cr的強度損失；通過多批次焊絲成份調整，使焊縫金屬性能滿足海工齒條鋼q690的相關性能要求。通過c、mn、mo控制焊縫金屬的強度，通過ni、ti及微量元素的控制來提高焊縫進行的衝擊韌性。

本發明為氟鹼型焊劑，鹼度約為(biiw)2.8。按照本發明對焊劑調整，焊劑中不添加合金元素，主要考慮焊接工藝和焊縫金屬衝擊韌性，並對焊劑進行定型。焊劑的冶金特性為中性，與相應的焊絲匹配用於造船及海洋工程等結構的焊接。具有較好的焊接工藝性能，焊縫成形美觀，表面光滑，脫渣容易；焊縫具有較低的擴散氫含量，可滿足h5的要求；焊縫有較低的雜質及硫磷含，因此具有較高的低溫衝擊韌性。

本發明的特點如下所述：

1.本發明採用mn-ni-mo合金體系，並添加適量的微量元素。在原有合金體系基礎上去掉了cr元素，可以更好的穩定焊縫金屬的衝擊韌性和改善焊接工藝性能。

2.海工齒條鋼q690鋼材的焊接具有高強高韌性的要求，由於新發明的焊絲中不採用cr進行強化，因此，該發明的主要問題就是在不添加cr的條件下如何通過其他元素的組合來達到要求的強度和低溫衝擊韌性。

3.通過逐步調整mn、ni、mo合金元素的含量，使焊縫金屬的強度滿足技術要求，此外通過對焊劑渣系和鹼度的調整，來提高焊縫金屬的低溫衝擊韌性並保證焊接過程中良好的焊接工藝性能。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例1

本發明實施例中，一種用於海工齒條鋼q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊絲與焊劑，所述焊絲由以下按照質量百分比的成分組成：c0.15％，mn1.50％，si0.30％，cr0.20％，ni2.0％，mo0.5％，cu0.20％，ti0.15％，餘量為fe；所述焊劑由以下按照質量百分比的原料組成：sio2和tio28％，mno和al2o330％，cao和mgo47％，caf215％；鹼度2.5-3。sio2和tio2的質量比為1∶0.5。mno和al2o3的質量比為1∶2。cao和mgo的質量比為1∶0.8。將原料按質量百分比稱好，投入混合機混合10min，使其充分均勻；將混合完畢的原料使用粘結劑造粒，篩選10目合格顆粒，經250℃烘乾；置入高溫燒結爐經650℃燒結1.5h，出料冷卻即焊劑。

sio2和tio210％，mno和al2o320％，cao和mgo50％，caf220％；鹼度2.5-3。

實施例2

本發明實施例中，一種用於海工齒條鋼q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊絲與焊劑，所述焊絲由以下按照質量百分比的成分組成：c0.14％，mn2.20％，si0.20％，cr0.15％，ni4.0％，mo1.5％，cu0.15％，ti0.14％，餘量為fe；所述焊劑由以下按照質量百分比的原料組成：sio2和tio220％，mno和al2o310％，cao和mgo30％，caf240％；鹼度2.5-3。sio2和tio2的質量比為1∶5。mno和al2o3的質量比為1∶5。cao和mgo的質量比為1∶2。將原料按質量百分比稱好，投入混合機混合30min，使其充分均勻；將混合完畢的原料使用粘結劑造粒，篩選60目合格顆粒，經350℃烘乾；置入高溫燒結爐經750℃燒結2h，出料冷卻即焊劑。

實施例3

本發明實施例中，一種用於海工齒條鋼q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊絲與焊劑，所述焊絲由以下按照質量百分比的成分組成：c0.12％，mn1.70％，si0.30％，cr0.20％，ni2.5％，mo0.8％，cu0.20％，ti0.15％，餘量為fe；所述焊劑由以下按照質量百分比的原料組成：sio2和tio210％，mno和al2o320％，cao和mgo50％，caf220％；鹼度2.5-3。sio2和tio2的質量比為1∶1。mno和al2o3的質量比為1∶2.5。cao和mgo的質量比為1∶。將原料按質量百分比稱好，投入混合機混合15min，使其充分均勻；將混合完畢的原料使用粘結劑造粒，篩選20目合格顆粒，經280℃烘乾；置入高溫燒結爐經680℃燒結1.6h，出料冷卻即焊劑。

實施例4

本發明實施例中，一種用於海工齒條鋼q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊絲與焊劑，所述焊絲由以下按照質量百分比的成分組成：c0.12％，mn2.00％，si0.30％，cr0.12％，ni3.5％，mo1.2％，cu0.13％，ti≤0.12％，餘量為fe；所述焊劑由以下按照質量百分比的原料組成：sio2和tio210％，mno和al2o325％，cao和mgo45％，caf220％；鹼度2.5-3。sio2和tio2的質量比為1∶0.5-5。mno和al2o3的質量比為1∶2-5。cao和mgo的質量比為1∶0.8-2。將原料按質量百分比稱好，投入混合機混合10-30min，使其充分均勻；將混合完畢的原料使用粘結劑造粒，篩選10-60目合格顆粒，經250℃-350℃烘乾；置入高溫燒結爐經650-750℃燒結1.5-2h，出料冷卻即焊劑。

實施例5

本發明實施例中，一種用於海工齒條鋼q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊絲與焊劑，所述焊絲由以下按照質量百分比的成分組成：c0.10％，mn1.80％，si0.22％，cr0.16％，ni3.2％，mo1.1％，cu0.16％，ti0.11％，餘量為fe；所述焊劑由以下按照質量百分比的原料組成：sio2和tio218％，mno和al2o315％，cao和mgo35％，caf232％；鹼度2.5-3。sio2和tio2的質量比為1∶4。mno和al2o3的質量比為1∶3。cao和mgo的質量比為1∶1.5。將原料按質量百分比稱好，投入混合機混合25min，使其充分均勻；將混合完畢的原料使用粘結劑造粒，篩選20目合格顆粒，經320℃烘乾；置入高溫燒結爐經720℃燒結1.8h，出料冷卻即焊劑。

實施例6

本發明實施例中，一種用於海工齒條鋼q690焊接的埋弧焊用焊接材料，包括焊絲與焊劑，所述焊絲由以下按照質量百分比的成分組成：c0.08％，mn1.95％，si0.15％，cr0.10％，ni3.0％，mo1.0％，cu0.08％，ti0.06％，餘量為fe；所述焊劑由以下按照質量百分比的原料組成：sio2和tio210％，mno和al2o320％，cao和mgo35％，caf235％；鹼度2.5-3。sio2和tio2的質量比為1∶2。mno和al2o3的質量比為1∶3。cao和mgo的質量比為1∶1.2。將原料按質量百分比稱好，投入混合機混合20min，使其充分均勻；將混合完畢的原料使用粘結劑造粒，篩選30目合格顆粒，經300℃烘乾；置入高溫燒結爐經700℃燒結1.7h，出料冷卻即焊劑。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。