氣體保護(hù)金屬極電弧焊用藥芯焊絲的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于Mn-M0-Ni鋼、Ni鋼的焊接的氣體保護(hù)金屬極電弧焊用藥芯焊絲。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，對(duì)于能源工廠或化工廠、能源原料貯存設(shè)備內(nèi)的壓力容器或儲(chǔ)存容器等所 使用的Mn-Mo-Ni鋼、Ni鋼而言，主要進(jìn)行氣體保護(hù)金屬極電弧焊。而且，公開(kāi)了用于進(jìn)行 這樣的氣體保護(hù)金屬極電弧焊的各種氣體保護(hù)金屬極電弧焊用藥芯焊絲。
[0003] 例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種氣體保護(hù)脈沖電弧焊方法，其特征在于，在脈沖電弧 焊中，在峰值電流Ip、基值電流Ib、熔融速度比率MR為Ip彡900A lb彡30A 1.2彡MR彡1.5 的范圍的條件下進(jìn)行焊接。
[0004] 另外，作為用于該氣體保護(hù)脈沖電弧焊方法的焊絲，公開(kāi)了一種氣體保護(hù)電弧 焊用焊絲，焊絲的化學(xué)成分相對(duì)于焊絲總重量，以重量％計(jì)，含有C :0. 02~0. 20%、Si : 0? 2 ~2. 0%、Mn :0? 2 ~3. 0%、P :0? 05% 以下、S :0? 05% 以下、Cu :1. 5% 以下，不可避免的 成分為〇. 1 %以下，且余量實(shí)質(zhì)上由Fe構(gòu)成。
[0005] 此外，公開(kāi)了一種氣體保護(hù)電弧焊用焊絲，焊絲的化學(xué)成分相對(duì)于焊絲總重量，以 重量 ％ 計(jì)，還含有選自 Ni :0? 10 ~5. 00 %、Cr :0? 10 ~3. 00 %、Mo :0? 05 ~2. 00 %、Ti : 0. 02~0. 50%、B :0. 0010~0. 0300%中的至少一種元素，不可避免的成分為0. 1 %以下， 且余量實(shí)質(zhì)上由Fe構(gòu)成。
[0006] 該氣體保護(hù)電弧焊用焊絲為含有0. 10~5. 00質(zhì)量％的Ni的MAG焊接用藥芯焊 絲，在焊接時(shí)的脈沖條件的最佳區(qū)域中，可兼顧焊接作業(yè)性和熔融金屬的機(jī)械性質(zhì)。
[0007] 另外，例如專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種超高張力鋼氣體保護(hù)電弧焊用焊絲，其特征在 于，以質(zhì)量％計(jì)，含有c:0? 020 ~0? 060%、Si :0? 20 ~0? 50%、Mn :1. 50 ~2. 50%、Ni : 2. 90 ~3. 50%、Cr :0? 7 ~1. 5%、Mo :0? 30 ~1. 00%、Ti :0? 010 ~0? 050%、A1 :0? 020 ~ 0. 080%，將作為雜質(zhì)的 P、S、N、0、V、Nb 減少至 P :0. 007% 以下、S :0. 007% 以下、N :0. 007% 以下、0 :0. 007%以下、V :0. 005%以下、Nb :0. 003%以下，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu) 成。
[0008] 該超高張力鋼氣體保護(hù)電弧焊用焊絲為含有2. 90~3. 50質(zhì)量％的Ni的MAG焊 接用藥芯焊絲，通過(guò)使焊絲中含有適量的Ti和A1，從而可兼顧焊接接頭抗拉強(qiáng)度和韌性。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0011] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2000-225465號(hào)公報(bào)
[0012] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2001-1181號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 發(fā)明所要解決的課題
[0014] 但是，現(xiàn)有的技術(shù)中存在以下的問(wèn)題。關(guān)于專(zhuān)利文獻(xiàn)1，厚壁大直徑的鋼材的焊接 通常會(huì)實(shí)施焊后熱處理（之后，適當(dāng)簡(jiǎn)稱(chēng)為PWHT (Post Weld Heat Treatment))，但專(zhuān)利文 獻(xiàn)1中并沒(méi)有提到熔敷金屬的PWHT后的機(jī)械性質(zhì)。另外，關(guān)于熔敷金屬的韌性，將vE0°C或 vE-20°C多/47J設(shè)為良好的性能，但對(duì)于實(shí)際的要求性能而言是不充分的閾值。
[0015] 關(guān)于專(zhuān)利文獻(xiàn)2,雖然厚壁大直徑的鋼材的焊接通常會(huì)實(shí)施PWHT，但專(zhuān)利文獻(xiàn)2并 沒(méi)有提及熔敷金屬的PWHT后的機(jī)械性質(zhì)。
[0016] 這樣，作為氣體保護(hù)金屬極電弧焊所帶來(lái)的熔敷金屬的特性改善方法，可以采用 以Ni為代表的各種合金成分向焊絲中的添加、焊接條件的調(diào)整。但是，并未顯示出關(guān)于如 下技術(shù)的見(jiàn)解：即便在作為實(shí)際操作對(duì)象的大直徑壁厚的鋼板的焊接時(shí)會(huì)實(shí)施的PWHT后， 仍保證優(yōu)異的機(jī)械性質(zhì)的技術(shù)。
[0017] 另外，并未顯示出關(guān)于如下技術(shù)的見(jiàn)解：提供即便在重視焊接施工效率的施工條 件，特別是包含向上立焊姿勢(shì)的各種焊接姿勢(shì)下、且即便在大線能量時(shí)的焊接條件下，仍具 有優(yōu)異的機(jī)械特性的熔敷金屬的技術(shù)。
[0018] 因此，現(xiàn)有申請(qǐng)專(zhuān)利組所構(gòu)成的任何見(jiàn)解無(wú)法解決在各種焊接姿勢(shì)、線能量范圍 的條件下，且即便在PWHT后仍使抗拉強(qiáng)度特性、韌性及落錘特性均為良好的問(wèn)題。
[0019] 另外，就現(xiàn)有的焊接材料而言，對(duì)于能源工廠或化工廠內(nèi)的各種壓力容器所適用 的Mn-M 0-Ni鋼、Ni鋼的焊接部位，存在無(wú)法使大線能量施工且PWHT后的熔敷金屬的抗拉 強(qiáng)度特性、韌性及落錘特性均為良好的問(wèn)題。
[0020] 因此，本發(fā)明的課題在于，提供能夠獲得抗拉強(qiáng)度特性、韌性及落錘特性?xún)?yōu)異的熔 敷金屬的氣體保護(hù)金屬極電弧焊用藥芯焊絲。
[0021] 用于解決課題的方法
[0022] 本發(fā)明人進(jìn)行了深入研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以下事項(xiàng)。
[0023] 本申請(qǐng)所涉及氣體保護(hù)金屬極電弧焊（之后，適當(dāng)簡(jiǎn)記為GMAW)用藥芯焊絲在焊 絲中含有4. 00~5. 00質(zhì)量％的Ni。作為即便在大線能量施工且PWHT后，仍使該熔敷金屬 的抗拉強(qiáng)度特性、韌性及落錘特性均為良好的方法，發(fā)明人得到了"同時(shí)實(shí)現(xiàn)固溶強(qiáng)化和析 出強(qiáng)化的合金元素的添加"以及"活用焊接時(shí)的凝固過(guò)程中所析出的夾雜物的顯微組織控 制"的構(gòu)思。
[0024] 適用GMAW用藥芯焊絲的部位包括：在機(jī)器設(shè)計(jì)上，根據(jù)應(yīng)用部位的板厚、應(yīng)力分 布狀態(tài)來(lái)實(shí)施PWHT的情形；和不實(shí)施PWHT的情形。因此，對(duì)于該熔敷金屬而言，無(wú)論P(yáng)HWT 的有無(wú)而需要使抗拉強(qiáng)度、韌性及落錘特性均為良好。
[0025] 通常，通過(guò)本申請(qǐng)相關(guān)的GMAW用藥芯焊絲而形成的熔敷金屬的顯微組織為貝氏 體主體，組織因PHWT的實(shí)施而回復(fù)，一方面其韌性和落錘特性得到改善、而另一方面抗拉 強(qiáng)度降低的傾向較強(qiáng)。另外，通過(guò)GMAW用藥芯焊絲形成的熔敷金屬，在大線能量條件下進(jìn) 行焊接施工的情況下，其顯微組織顯著粗大化，抗拉強(qiáng)度、韌性及落錘特性均降低。
[0026] 因此，希望獲得如下的熔敷金屬：即便在例如重視施工效率、在向上立焊姿勢(shì)且大 線能量條件下進(jìn)行焊接施工的情況下，仍會(huì)在僅焊接后的狀態(tài)下顯示出優(yōu)異韌性和落錘特 性、在PWHT后的狀態(tài)下具有規(guī)定的抗拉強(qiáng)度的熔敷金屬。而且，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該GMAW用藥 芯焊絲的化學(xué)成分。
[0027] 對(duì)于抗拉強(qiáng)度的改善，（1)由PWHT所致碳氮化物的分散析出帶來(lái)的析出強(qiáng)化、（2) 合計(jì)元素向基體中的固溶所帶來(lái)的固溶強(qiáng)化、或者（3)舊Y粒徑的微細(xì)化是有效的。為了 實(shí)現(xiàn)（1)，添加Cr、Nb、V等在結(jié)晶晶界或晶粒內(nèi)形成碳化物的合金元素是有效的，但這些合 金元素的添加使熔敷金屬的韌性和落錘特性降低，因此并不優(yōu)選。因此，在本申請(qǐng)中，著眼 于能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)（1)和（2)且對(duì)韌性影響較小的Mo。另一方面，為了實(shí)現(xiàn)（3)，著眼于在焊 接時(shí)的凝固過(guò)程中形成氮化物，通過(guò)其釘扎效應(yīng)來(lái)抑制Y粒的粗大化的Ti。
[0028] 此外，為了改善韌性和落錘特性，（4)基體的高韌化、（5)舊y粒徑的微細(xì)化、或者 (6)貝氏體板條的微細(xì)化是有效。為了實(shí)現(xiàn)（4)，添加Ni是有效的，并成為本申請(qǐng)所涉及的 MIG焊接用藥芯焊絲的基本設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)（5)，如上所述，著眼于Ti的添加。另外，為了 實(shí)現(xiàn)（6)，添加使A1相變點(diǎn)及貝氏體相變開(kāi)始溫度降低、將貝氏體板條微細(xì)化的合金元素 是有效的，本申請(qǐng)中著眼于Mn和Ni。
[0029] 為了解決上述的課題，本發(fā)明中采取了以下的技術(shù)手段。
[0030] 本發(fā)明的氣體保護(hù)金屬極電弧焊用藥芯焊絲的特征在于，含有C :0. 010~0. 100 質(zhì)量％、Si :0? 20 ~1. 00 質(zhì)量％、Mn :1. 00 ~2. 00 質(zhì)量％、P :0? 025 質(zhì)量％ 以下、S :0? 025 質(zhì)量％以下、Cu :0? 35質(zhì)量％以下、Ni :4. 00~5. 00質(zhì)量％、Mo :0? 10~0? 50質(zhì)量％、Ti : 0. 025~0. 075質(zhì)量％，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0031] 根據(jù)上述構(gòu)成，氣體保護(hù)金屬極電弧焊用藥芯焊絲（以下，適當(dāng)稱(chēng)為藥芯焊絲或 僅稱(chēng)為焊絲）通過(guò)規(guī)定(：、51^11、？、5、(：11、附^ 〇、11的含量，從而熔敷金屬的強(qiáng)度、韌性及 落錘特性變得良好。
[0032] 本發(fā)明的氣體保護(hù)金屬極電弧焊用藥芯焊絲優(yōu)選為：含有C :0. 010~0. 050質(zhì) 量％、Si :0? 20 ~0? 50 質(zhì)量％、Mn :1. 10 ~1. 40 質(zhì)量％、P :0? 010 質(zhì)量％ 以下、S :0? 010 質(zhì)量％以下、Cu :0? 35質(zhì)量％以下、Ni :4. 00~4. 50質(zhì)量％、Mo :0? 10~0? 30質(zhì)量％、Ti : 0. 050~0. 075質(zhì)量％，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0033] 根據(jù)上述構(gòu)成，通過(guò)將藥芯焊絲的組成設(shè)為優(yōu)選的規(guī)定，從而熔敷金屬的強(qiáng)度、韌 性及落錘特性變