一种埋弧焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种埋弧焊丝，以重量百分数计包括：C：0.12％‑0.17％；Mn：1.75％‑2.40％；Ni：0.90％‑1.20％；Mo：0.50％‑0.80％；Ti：0.02％‑0.08％；0

Submerged arc welding wire and preparation method thereof

The invention discloses a submerged arc welding wire, which comprises C:0.12%0.17%; Mn:1.75%2.40%; Ni:0.90%1.20%; Mo:0.50%0.80%; Ti:0.02%0.08%;

【技术实现步骤摘要】
一种埋弧焊丝及其制备方法
本专利技术属于焊丝制备
，具体涉及一种埋弧焊丝及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着现代科学技术的飞速发展，低合金高强钢在各个领域都得到广泛的应用，具有耐热性能的低合金高强钢在锅炉及压力容器等领域的应用也越来越广泛，包括耐热锅炉、压力容器、火电设备等重要工程及其它石油化工、建筑机械等设备的制造。由于他们能够在相关领域内经受更加严苛的服役条件而备受人们青睐。焊缝的性能直接影响到机械设备的使用寿命，而焊材的组成直接决定了焊缝金属的力学性能。现有的针对低合金高强钢的焊材还较少，并且现有的焊材焊接之后，焊缝金属的强度和韧性较低，熔敷金属的不同热处理状态的综合力学性能较差等缺点，难以适用于苛刻的服役环境。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：提供一种用于耐热锅炉及压力容器的低合金高强钢埋弧焊的焊丝，以有效的提高焊缝金属的强度和韧性，进而在使用本专利技术的埋弧焊丝后，可有效的提高耐热锅炉以及压力容器的使用寿命。本专利技术的目的之二在于：提供一种制备该埋弧焊丝的方法，通过本专利技术的制备方法，使焊丝生产过程更加顺畅，所得到的焊丝挺度适宜，表面质量优异。为了实现上述目的之一，本专利技术采用的技术方案为：一种埋弧焊丝，以重量百分数计包括：C：0.12％-0.17％；Mn：1.75％-2.40％；Ni：0.90％-1.20％；Mo：0.50％-0.80％；Ti：0.02％-0.08％；0<Si≤0.30％；0<S≤0.010％；0<P≤0.015％；0<Cr≤0.20％；0<Cu≤0.50％；0<Al≤0.030％；0<V≤0.030％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。进一步的，所述埋弧焊丝以重量百分比计包括：C：0.12％；Mn：1.75％；Si：0.30％；Ni：1.20％；Mo：0.80％；Ti：0.08％；S：0.008％；P：0.010％；Cr：0.10％；Cu：0.30％；Al：0.020％；V：0.010％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。本专利技术设计了一种以Mn-Ni-Mo为主要合金体系和多元素强化的用于耐热锅炉及压力容器的低合金高强钢埋弧焊焊丝，在本专利技术的埋弧焊焊丝中：碳、锰、硅元素是作为合金元素加入，其作用在于，在焊接过程中起脱氧、强化焊缝组织结构以及保证熔敷金属机械性能。特别是抗拉强度，随着焊丝中碳、锰含量的增加而升高。锰(1.75％-2.40％)、硅(0<Si≤0.30％)的合理配比有利于冲击韧性的提高。硫、磷元素的含量严格控制在0<S≤0.010％、0<P≤0.015％，如果含量过高将影响熔敷金属的冲击韧性，并且容易产生裂纹。铬元素和碳形成弥散分布的碳化物，弥散分布的碳化物可提高焊缝强度。铬元素还有利于提高针状铁素体的含量，减少先共析铁素体，并有细化铁素体晶粒的作用，提高焊缝韧性。并且，铬元素还有助于保持焊缝热处理后性能维持在较高的水平。将本专利技术的焊丝中的铬元素含量控制在0<Cr≤0.20％，使焊缝的强度、韧性有所提高，并且热处理性能也较为优异。镍元素能强化铁素体并细化珠光体，镍元素可有效的提高焊缝金属的强度，含量为0.90％-1.20％的镍与含量为0<Cr≤0.20％协同作用，提高焊缝金属的强度。0.90％-1.20％的镍加入到焊丝中，还能提高钢对疲劳的抵抗力和减少钢对缺口的敏感性，降低钢的低温脆性转变温度，提高焊缝金属对酸、碱、对大气及盐对的抗蚀能力。0.50％-0.80％的钼有提高焊缝金属强度、细化晶粒以及抗高温抗氧化性及抗蠕变性。焊丝中的钛、铝、钒有固化组织、稳定电弧和脱氧、固氮作用。铜在钢中的突出作用是改善普通低合金钢抗大气腐蚀性，特别是和磷配合使用，加入铜还能提高钢的强度和屈服比。此外，为了满足焊缝的脱渣性、脱氧性、焊缝表面成形和良好的机械性能等要求，我们选择了Si、Ca、Mn联合脱氧的焊剂，与焊丝成分形成良好的匹配，对焊接组织和焊缝的机械性能起到了良好的作用。为了实现上述目的之二，本专利技术采用的技术方案为：所述的埋弧焊丝的制备方法，包括以下步骤：(a)制备盘条，粗拉拔所述盘条；(b)将上述步骤(a)处理后的盘条退火处理，除去所述盘条表面的氧化层；(c)精拉拔上述步骤(b)处理后的所述盘条，所述盘条表面镀铜，层绕。进一步的，在所述步骤(a)中，粗拉拔后的所述盘条的直径为5.1mm。进一步的，所述精拉拔过程包括，采用硼液在所述盘条的表面涂硼，150-200℃烘干，配合拉拔粉，拉拔3-5道次。采用自行研制配比的特种焊丝专用钙系拉拔粉。进一步的，所述退火处理工艺包括：升温阶段：以50-150℃/h的升温速率升温至690-710℃，保温5-12h；第一冷却阶段：随炉冷却至500℃以下，冷却速度为10-30℃/h；第二冷却阶段：速冷至150℃以下；出炉。进一步的，在所述升温阶段和所述第一冷却阶段中，以3.2-6m3/h的速度通入纯度为99.99％的氮气。氮气为惰性气体，在升温过程中，可将盘条与空气隔离，以保护盘条不被氧化。进一步的，采用井式退火炉进行退火处理。进一步的，所述硼液中硼砂的含量为350-550g/L，硼液的温度为95-100℃。进一步的，所述镀铜过程中用到的镀铜液为25-45g/L硫酸铜溶液，镀铜速度为0.8-1.0m/s。通过在焊丝的表面镀铜，使焊丝中铜的含量在0<Cu≤0.50％之间。以本专利技术提供的焊丝的成分制备盘条，其盘条的抗拉强度高、塑性较差，在盘条的冷拉拔过程，不但模具消耗大，且极易断丝，生产效率低，拉拔过程不顺畅，所生产的焊丝因强度太高容易爆盘，焊接过程中送丝困难。因此，为了保证焊丝生产的顺畅和成品焊丝的质量，在将原始盘条拉拔至φ5.1mm后，须对盘条进行一次退火处理。本专利技术所采用的退火工艺为重结晶退火工艺，因为该类Mn-Ni-Mo系合金在其平衡加热和冷却时均有固态相变(重结晶)发生，因此盘条在退火炉内进行缓慢的加热、保温和冷却的过程中，合金在加热和冷却时各发生一次相变重结晶，从而完成整个重结晶退火过程；退火过程增强了盘条的塑性，降低硬度，改善其拉拔性能。为后续的精拉拔提供良好的条件。盘条经过长时间的高温退火，可以达到软化盘条的目的，通过对退火工艺参数的设计和优化，使盘条在可控的范围内软化，硬度降低，获得良好的拉拔塑性。当退火温度低于690℃时，盘条没有完全奥氏体化，退火不够充分，内部应力未完全消除，相变重结晶不彻底，退火后盘条的抗拉强度和硬度依然较高而塑性较低，不利于拉拔。当退火温度高于710℃时，盘条内部组织虽然充分奥氏体化，消除了内部应力，但是过高的温度导致一次碳化物长大，大尺寸碳化物颗粒形成内部缺陷，使得盘条的拉拔塑性被损害，拉拔过程产生微裂纹造成拉拔脆断。因此，根据理论计算及试验基础，本专利技术退火加热温度宜选在690-710℃。除了上述退火加热温度对盘条塑性的改变外，退火保温时间是保证退火后盘条塑性的另一重要因素，保温时间在5-12h，盘条基体均已充分奥氏体化，应力得到消除，已属于完全退火，因而盘条的硬度和抗拉强度变化不大，然而，保温时间超过12h后，导致一次碳化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种埋弧焊丝，其特征在于，以重量百分数计包括：C：0.12％‑0.17％；Mn：1.75％‑2.40％；Ni：0.90％‑1.20％；Mo：0.50％‑0.80％；Ti：0.02％‑0.08％；0

【技术特征摘要】
1.一种埋弧焊丝，其特征在于，以重量百分数计包括：C：0.12％-0.17％；Mn：1.75％-2.40％；Ni：0.90％-1.20％；Mo：0.50％-0.80％；Ti：0.02％-0.08％；0<Si≤0.30％；0<S≤0.010％；0<P≤0.015％；0<Cr≤0.20％；0<Cu≤0.50％；0<Al≤0.030％；0<V≤0.030％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的埋弧焊丝，其特征在于，以重量百分比计包括：C：0.12％；Mn：1.75％；Si：0.30％；Ni：1.20％；Mo：0.80％；Ti：0.08％；S：0.008％；P：0.010％；Cr：0.10％；Cu：0.30％；Al：0.020％；V：0.010％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。3.一种如权利要求1或2所述的埋弧焊丝的制备方法，包括以下步骤：(a)制备盘条，粗拉拔所述盘条；(b)将上述步骤(a)处理后的盘条退火处理，除去所述盘条表面的氧化层；(c)精拉拔上述步骤(b)处理后的所述盘条，所述盘条表面镀铜，层绕。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建雄，
申请(专利权)人：四川西冶新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51