海洋工程用高強度高韌性耐海水腐蝕焊條的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接工程，尤其是應用于半潛式海洋石油平臺、自升式鉆井平臺粧腿中升降系統(tǒng)、懸臂、齒條板對齒條板、半圓板對半圓板的應用。也可用于同級別強度的海洋工程船舶、海洋輸油管道以及核電等高強度耐海水腐蝕設備制造領(lǐng)域，具體涉及一種海洋工程用高強度高韌性耐海水腐蝕焊條。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)鋼鐵企業(yè)在石油化工、海洋工程裝備等大厚度(10mm)TMCP高性能鋼研究方面已經(jīng)取得極大突破，焊接材料廠家在焊材的雜質(zhì)元素控制方面尚未突破關(guān)鍵技術(shù)，還未開發(fā)出該類先進焊接材料。高純度、高強度、超低氫、高韌性、耐腐蝕的海洋工程焊接材料研制難度較大，是焊材研發(fā)領(lǐng)域的高新技術(shù)。目前，國內(nèi)應用在海洋工程裝備上的高強度、耐腐蝕焊條主要還依賴國外進口，國內(nèi)產(chǎn)品基本處于研發(fā)狀態(tài)。另外，針對焊接材料的研究，主要集中在與母材的等強匹配，常規(guī)力學性能研究及焊接工藝評定方面，而且焊接材料的配比也大都采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗方法，并沒有深入的進行研究。事實上，整個海洋裝備的失效往往是從焊接結(jié)構(gòu)開始，而焊接結(jié)構(gòu)最薄弱的部位又在焊接接頭，焊接接頭組織及力學性能的不均勻性、焊接接頭殘余應力等將會造成整個焊接結(jié)構(gòu)的破壞。
[0003]新世紀以來，我國海洋工程裝備制造業(yè)發(fā)展取得了長足進步，特別是海洋油氣開發(fā)裝備具備了較好的發(fā)展基礎，在環(huán)渤海地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)初步形成了具有一定集聚度的產(chǎn)業(yè)區(qū)，涌現(xiàn)出一批具有競爭力的企業(yè)(集團)。目前，我國已基本實現(xiàn)淺水油氣裝備的自主設計建造，部分海洋工程船舶已形成品牌，深海裝備制造取得一定突破。但是，與世界先進水平相比，產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于幼稚期，經(jīng)濟規(guī)模和市場份額小，研發(fā)設計和創(chuàng)新能力薄弱，核心技術(shù)依賴國外，尚未形成具有較強國際競爭力的專業(yè)化制造能力，基本處于產(chǎn)業(yè)鏈的低端，配套能力嚴重不足，核心設備和系統(tǒng)主要依靠進口，產(chǎn)業(yè)體系不健全，相關(guān)服務業(yè)發(fā)展滯后。
[0004]海洋工程中焊接材料首先必須要有好的抗海水腐蝕性能，另外要求焊縫金屬裂紋敏感性小，保證滿足高強度要求，提高焊縫金屬和熱影響區(qū)的韌性以及較低的稀釋率。海洋平臺為了減輕自重并承擔高壓，一般都采用低合金高強鋼，因此焊材的設計也應滿足低合金高強高韌性的要求。另外，海洋工程焊接結(jié)構(gòu)長期在低溫海水中服役，要求焊道擴散氫含量較低，以防止氫致延遲裂紋，還要求焊材具有好的抗低溫沖擊韌性的要求。在這方面，昆山京群焊材科技有限公司開發(fā)了 50?10kg級別的焊材。天津市金橋焊材集團有限公司開發(fā)了 J607RH、J707RH及J807RH焊條高強度高韌性焊條，擴散氫含量3.65ml/100g，但是并沒有研究其抗腐蝕性能、低溫韌性及在海洋工程方面的應用。
[0005]洛陽船舶材料研究所針對船體用鋼lOCrSiNiCu，研制了與之配套的超低氫高韌性焊條，并對其常規(guī)力學性能、抗裂性、耐海水腐蝕性等進行了研究，屈服強度可達到470MPa左右，但還不能應用于更高強級別鋼的焊接中。武漢鐵錨焊接材料股份有限公司研制了超低氫高韌性CJ807RH焊條，并對其力學性能及焊接工藝進行了分析，但是并未對其能否適應海洋平臺鋼結(jié)構(gòu)工況特點進行分析。
[0006]國內(nèi)一些企業(yè)及科研院所雖然研制了不同系列的超低氫高韌性焊條，但是并未對其進行深入的研究，尤其是并未結(jié)合深水海洋平臺用鋼的實際使用工況，從抗海水腐蝕、超低氫、焊接接頭局部力學性能評價，高強高韌性、高純凈度等方面綜合進行分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種海洋工程用高強度高韌性耐海水腐蝕焊條。
[0008]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]—種海洋工程用高強度高韌性耐海水腐蝕焊條，所述焊條的熔敷金屬的成分按重量份數(shù)計算包括:C:不大于0.05份，S1:不大于0.60份，Μη: 1.30?1.80份，Cr:0.25?0.40 份，Ni:2.20 ?2.80 份，Mo:0.35 ?0.55 份，Cu:0.15 ?0.40 份，S:不大于 0.006份，P:不大于0.010份，Re不大于0.005份。
[0010]更進一步的技術(shù)方案是焊縫金屬典型化學成分按重量份數(shù)計算包括:C:0.042份，Si:0.35 份，Μη:1.56 份，Cr:0.31 份，N1:2.55 份，Mo:0.42 份，Cu:0.27 份，S:0.004份，P:0.009 份，Re:0.001 至 0.003 份。
[0011]更進一步的技術(shù)方案是焊條的焊芯成分按重量份數(shù)計算包括:C:不大于0.050份，S1:不大于0.050份，Mn:0.40?0.60份，Cr不大于0.05份:N1:不大于0.05份，Mo:不大于0.05份，Cu:不大于0.05份，S:不大于0.006份，P:不大于0.006份，As不大于0.001 份。
[0012]更進一步的技術(shù)方案是焊條直徑為2.5?5.0mm。
[0013]更進一步的技術(shù)方案是焊條直徑為2.5mm或3.2mm或4.0mm或5.0mm。
[0014]更進一步的技術(shù)方案是焊條采用堿性渣系并且以Cr-N1-Mo-Cu-Re合金過渡的超低氫焊條。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:采用本發(fā)明技術(shù)對海洋工程SOOMPa高強度鋼材進行焊接時預熱溫度可降至50°C ;焊條藥皮耐吸潮好，焊趾光滑，可進行全位置焊接。焊縫金屬強度高(Rm多780MPa)、擴散氫含量低，冷裂紋敏感性小，_60°C低溫沖擊Kv2可達70J以上，具有極低的S、P雜質(zhì)含量和優(yōu)異的耐海水腐蝕性能。
【具體實施方式】
[0016]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0017]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0018]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本實施例一種高韌性耐海水腐蝕的高強度海洋工程用焊條XY-J80HG，在50°C預熱溫度下進行50?130mm海洋工程800MPa級高強鋼的焊接。本實施例焊條采用堿性渣系并且以Cr-N1-Mo-Cu-Re合金過渡的超低氫焊條；通過焊芯精煉和藥皮粉料的特殊處理工藝得到冶金純度極高的熔敷金屬；少量Cu富集于奧氏體并提高其低溫穩(wěn)定性；微量稀土元素的添加可細化晶粒、改變夾雜物形貌及尺寸，提高焊縫金屬-60°C低溫韌性。超低碳含量以及極低擴散氫含量在厚板焊接時能有效降低預熱溫度，避免延遲裂紋，提高焊縫安全可靠性。
[0020]具體為，本實施例中焊條的熔敷金屬的成分范圍為:C:蘭0.05%, Si 0.60%,Mn: 1.30 ?1.80 %，Cr:0.25 ?0.40 %，N1:2.20 ?2.80 %，Mo:0.35 ?0.55 %，Cu:0.15 ?0.40% , S 0.006%, P:芻 0.010%, Re ^ 0.005%。
[0021]本實施例利用相圖計算和合金優(yōu)化設計得到高強度、高韌性的合理匹配的低合金高強鋼焊條，焊縫金屬強度高(R