高强度药芯焊条的制作方法

专利名称：高强度药芯焊条的制作方法
技术领域：
本发明针对在高强度焊接中降低氢裂化。本发明也针对于生产焊接沉积，其表现出高强度和高冲击韧性。
背景技术：
氢以适当的程度溶解在所有金属中。氢是非常小的原子并位于金属晶格中金属原子之间。因此，其可以比较大的原子快得多地扩散。例如，室温下氢在铁素体钢中的扩散系数与盐在水中的扩散系数相同。氢倾向于被金属结构扩大的高三轴向张力区域所吸收。这样，在压力下出现裂纹与凹痕之前，其被吸引入该区域内。所溶解的氢可以导致金属的破碎，这可能是通过使分裂更容易，或者可能通过导致强烈局部塑性变形的发展。这些影响导致了金属的脆化。
氢诱导裂纹，也已知为延迟裂纹或者冷裂纹，已经成为钢焊接中最通常和严重的问题之一。氢的通常来源是湿气。油脂、氢氧化物以及其它污染物也是氢的潜在来源。氢可以通过焊条、保护材料、基础金属表面和空气或者外部试剂被吸入焊接区域。
氢诱导裂纹可以发生在焊接热影响区域(HAZ)和熔化区域(FZ)。尽管裂纹的原因是相似的，但对于HAZ和FZ，控制引起裂纹的因素则是不同的。对于HAZ，对裂纹的控制通常起源于制造钢的过程中，其结合试剂或者处理以避免易受影响的微结构并消除基础金属(钢)中的氢来源。如果焊接金属具有高氢含量，其可以实际上通过氢从焊接金属(高含量)到HAZ(低含量)的扩散而为HAZ充入氢。因此，使用低氢含量的焊接金属也能够帮助防止HAZ中的氢裂化。对裂纹的控制也可以由使用适当的焊接技术来得到，包括预热和热输入的控制。对于FZ，对氢诱导裂纹敏感性的控制典型地通过在消耗品中加入合金元素以及对适当焊接技术的认真选择而实现，所述焊接技术包括预热和热输入的控制。
降低氢诱导裂纹潜在性的最通常和有效的方法是限定焊接的最低预热和道间温度。通常，预热越高，形成脆弱微结构的机会越小，氢从焊接中扩散出来的时间越长。然而，预热是消耗时间并且成本高。
如同氢对腐蚀疲劳裂纹生长的影响以及在非常高氢含量影响下氢诱导裂纹的出现所证明的，所有的钢都受氢影响。然而，在静载荷下氢脆化仅仅是在相对高强度的钢中所经历的。同时，由于高强度钢的典型应用，氢诱导裂纹或者氢脆化具有特别关注性。对于强度水平是没有标准限制的，在所述水平之上会发生氢相关的问题，其是钢中氢含量、所施加应力、应力集中的剧烈程度、以及钢的组成和微结构的函数。作为大致的引导，对于屈服强度低于大约415MPa的现代钢，氢脆化是不太可能的，但其可能成为屈服强度在大约690MPa以上钢的主要问题。氢进入焊接中和基础金属周围的影响可以通过在大约200℃下加热几小时而得到降低。有时这被称作焊接后“浸泡”。这样允许某些氢扩散出钢，而另外一部分结合到微结构中相对无害的位点。然而，正如前面所提到的，加热是消耗时间和昂贵的。同时，因为焊件的大小，有时这样做是不可行的。
因此，需要一种技术，以降低高强度钢的焊接中氢诱导裂纹的潜在性。
以前的技术人员已经配制了焊接材料试图用于降低焊件的氢诱导裂纹或者氢脆化。例如，美国专利4,103,067描述了一种电弧焊焊条，用于制备其中具有低含量氢的焊接金属，从而最小化焊接的氢裂化。焊条使用一种焊药，其包括含有钡或者铯，被描述为在焊接中降低温度，从而最小化进入焊接金属的氢量。另外，‘067专利描述了在焊条中加入吸湿材料以降低其中的湿气含量并进一步降低在焊接或者焊件中增加氢含量的可能性。
最近，美国专利6,565,758描述了用于生产焊接金属的焊接材料，所述焊接金属被称为表现出独特的微结构特征，其导致提高的氢裂纹抗性。特别地，‘678专利描述了氢焊纹抗性的增加是由于在微结构中限制碳含量并包括少量体积百分比的针状铁酸盐，其与坚硬组分例如条状马氏体(lath martensite)一起。另外，有指导作用的是注意‘678专利中的方法，采用相对大量的焊接通道，例如至少6，通常为8、10或者更多。尽管在某些方面，可以得到高强度焊接，但因为大量的通道，所以这样的工艺是消耗时间和昂贵的。
美国公开的专利申请2005/0016980描述了高强度焊接金属，其具有相对低量的可扩散氢。‘980专利声称由于在焊接中溶解在焊接金属中氢的总量通常是稳定的，因此可扩散氢的量(引起氢裂化)可以通过提高非扩散氢的量而降低。因此，‘980描述了某种被描述为捕获氢的沉淀物，以及某种被描述为吸收氢的内含物，从而提高非扩散氢的量。
尽管所有这些现有技术在试图降低氢裂化潜在性方面方面是不同程度令人满意的，但仍需要另一种策略，通过该策略可以降低氢诱导裂纹的潜在性，特别是对于表现出高强度特征的焊接。

发明内容
在一方面，本发明提供一种适合在电弧焊方法中沉积高强度焊接沉积物的芯焊条。该高强度焊接沉积物按照重量含有大约0.05％～大约0.20％的碳。该焊接沉积物还含有大约1.4％～大约2.4％的锰。该焊接沉积物还含有大约0.2％～大约0.4％的硅。该焊接沉积物进一步含有大约2.3％～大约5.4％的镍。该焊接沉积物还含有大约0.6％～大约1.0％的铬。该焊接沉积物还含有大约0.25％～大约1.10％的钼。并且该焊接沉积物含有有效量的铁。
在另一方面，本发明提供一种适合在电弧焊方法中沉积具有高冲击韧性的焊接沉积物的芯焊条。该高冲击韧性焊接沉积物按照重量含有大约0.05％～大约0.20％的碳。该焊接沉积物还含有大约1.4％～大约2.4％的锰。该焊接沉积物还含有大约0.2％～大约0.4％的硅。该焊接沉积物进一步含有大约2.3％～大约5.4％的镍。该焊接沉积物还含有大约0.6％～大约1.0％的铬。该焊接沉积物还含有大约0.25％～大约1.10％的钼。并且该焊接沉积物含有有效量的铁。该高冲击韧性焊接沉积物表现出下列冲击韧性值至少一个(i)在-30℃达到75ft-lbs、(ii)在-20℃达到100ft-lbs以及(iii)在0℃达到125ft-lbs。
在另一方面，本发明提供一种电弧焊接高强度钢的方法。该方法包括提供适合一种适于沉积高强度焊接的芯焊条。由焊条所形成的焊接组合物按照重量含有大约0.05％～大约0.20％的碳、大约1.4％～大约2.4％的锰、大约0.2％～大约0.4％的硅、大约2.3％～大约5.4％的镍、大约0.6％～大约1.0％的铬、大约0.25％～大约1.10％的钼，以及有效量的铁。该方法还包括通过焊条传递电流以熔化焊条并且在钢上形成焊接沉积物。
具体实施例方式
根据本发明，提供各种焊接组合物和焊条组合物，其表现出显著降低的氢诱导裂纹潜在性。
本发明针对改进的焊条，特别地，针对药芯焊条，其被特别配制以提供高强度焊接，对氢诱导裂纹有特别抗性。药芯焊条配制以沉积抗裂纹、高强度钢组合物，其对于需要高强度的应用是特别有用的。
本发明还针对一种电弧焊接高强度钢的方法。该方法包括使用这里所述的焊条组合物以提高高强度焊接，其对氢诱导裂纹有特别抗性。
术语“高强度钢”是指具有屈服强度为大约690MPa或者更多的钢。具有这里所述“高强度”的焊接沉积物表现出相当的屈服强度以及能够使焊接金属能够用于使用高强度钢的典型应用中的特征。例如，这里所述的高强度焊接沉积物表现出至少大约690MPa的屈服强度。
优选的实施方式焊条和所得到的沉积组合物也表现出优秀的冲击韧性。也就是说，除了高强度，本发明的组合物还表现出优秀的冲击韧性。冲击韧性可以将灾难性失败的潜在性最小化。这里所述的沉积组合物，表现出对破裂的显著抗性，即使剧烈地超负荷到发生变形的点。
如本领域技术人员所知道的，对韧性的检测包括对需要产生或者(生长)裂纹的力进行量化。在给定金属中产生裂纹需要一定量的能量，其是特定金属在给定温度下的特征。在裂纹增长之前，韧性金属会吸收显著量的能量，而脆性金属吸收少量的能量。对金属韧性的检测是在测试中其所吸收的能量。
金属的韧性也依赖于金属操作的温度。测量韧性的检测必须限定检测进行时的温度以及在该温度下所需冲击能的最小水平。
最通常的检测类型被认为是夏比冲击试验(Charpy Impact Testing)。认为该检测是冲击检测，因为测试件被在钟摆末端的锤子撞击。由于冲击，一定量的能量被吸收在折断测试件中。所吸收能的量确定了钟摆回弹的高度，这样提供了对材料韧性的检测。
作为折断的结果，在结构中有裂纹或者应力提高的地方出现了失败。因此，用于韧性检测的测试件(通常已知为“夏比(charpy)”)被刻上凹痕表示这种状态。凹痕被标准化以确保样品间准备进行比较。
这里所描述的优选实施方式焊接沉积物表现出下列冲击韧性值至少一个(i)在-30℃达到75ft-lbs、(ii)在-20℃达到100ft-lbs以及(iii)在0℃达到125ft-lbs。这里所描述的其它优选实施方式焊接沉积物表现出(i)、(ii)和(iii)中两个冲击韧性值。以及这里所描述的附加优选实施方式焊接沉积物表现出全部三个冲击韧性值，也就是(i)、(ii)和(iii)。值得注意的是这种等级的冲击韧性可以通过结合这里所述的高强度特征而得到。尽管这里所述的优选实施方式焊接沉积物表现出高冲击韧性值和高屈服强度，本发明包括焊接沉积物，其只表现出一种或者更多冲击韧性值，并且不必要具有高强度值；或者可以选择地，该焊接沉积物只表现出高强度值并且不必要具有一种或者更多冲击韧性值。
本发明的焊条特别针对于芯焊条，具有金属外壳包围在外壳中心填料组合物的周围，将使用特定的引用对其进行描述。然而，应该理解的是本发明也能应用于其它类型的焊条。本发明的药芯焊条具有填料组合物，其包括熔渣体系和金属合金体系，用于沉积抗裂纹高强度组合物，其在焊接高强度钢中是特别有用的。由本发明焊条所形成的焊接可以用于形成高强度沉积物，其在连接和/或修复高强度应用的钢中是特别有用的。
在本发明的一个方面，本发明的焊条可以是自保护焊条。同样，在使用该焊条时，需要少量或者不需要保护气体。可以理解的是可以使用保护气体。如果使用这样的保护气体，保护气体与焊条结合使用为焊缝或缓冲层提供保护免受空气中元素和/或化合物影响。保护气体通常包括一种或者更多气体。相对于焊缝或者缓冲层的组合物，这些一种或者更多气体通常是惰性或者实质上惰性。保护气体可以包括但不限于二氧化碳保护气体，或者二氧化碳和氩气混合保护气体，其中二氧化碳占混合物的大约2％～40％。在本发明非限制性实施方式中，当使用混合的保护气体时，保护气体含有大约5％～25％(体积)的二氧化碳，其余为氩气。可以理解的是，可以使用其它和/或附加的惰性或实质上惰性的气体。
在本发明的另一个和/或可替换的方面，药芯焊条包括金属外壳，其主要由含铁材料(例如，碳钢、低碳钢、不锈钢以及低合金钢等)形成。然而，金属外壳可以含有其它的金属，例如但不限于铝、锑、铋、硼、碳、铬、钴、铜、铅、锰、钼、镍、铌、硅、硫、锡、钛、钨、钒、锌和/或锆。在本发明一个非限制性实施方式中，金属外壳主要含有铁和一种或者更多其它元素，例如但不限于碳、铬、铜、锰、钼、镍、和/或硅。在本发明另一个非限制性实施方式中，金属外壳的铁含量为至少大约80％重量。在本发明另一个非限制性实施方式中，药芯焊条的金属外壳含有低碳钢。当药芯焊条中含有填料组合物，填料组合物典型地占总焊条重量的至少大约1％重量，而不超过总焊条重量的大约55％重量，典型地为总焊条重量的大约10～55％重量，更加典型的为总焊条重量的大约15～40％重量，甚至更加典型的为总焊条重量的大约15～35％重量。在其他某个优选的实施方式中，可以使用大约20％的填料比例(基于总焊条重量)。而且，在其它优选实施方式中，可以使用大约30％的填料比例。在本发明一个非限制性实施方式中，当外壳是由低碳钢形成时，药芯焊条的填料组合物具有更高的重量百分比。在一个特别的非限制性实施方式中，药芯焊条的填料组合物在低碳软钢外壳中的含量为总焊条的大约30～50％重量，典型地为总焊条的大约35～48％重量，更典型地为总焊条的大约40～46％重量。在另一个特别的非限制性实施方式中，药芯焊条的填料组合物在不锈钢外壳中的含量为总焊条的大约10～30％重量，典型地为总焊条的大约12～28％重量，更加典型地为总焊条的大约20～26％重量。
更特别地，根据本发明，使用焊条组合物，其提供了沉积的优选实施方式焊接金属，其具有如表1所列出的下面的重量百分比组成表1

接下页表1，接上页

与传统高强度沉积的焊接金属相比，如表1所列出的优选实施方式焊接金属组合物含有显著较少的硅和显著较少的镍。优选实施方式焊接金属组合物可以还含有比相应的传统高强度沉积焊接金属更少的锰。与传统高强度沉积的焊接金属组合物相比，优选实施方式焊接金属组合物含有更高量的钼、钛和铬中的一种或者更多。
在表1所列的优选实施方式焊接金属组合物中，该组合物含有含量为大约0.2％～大约0.4％的硅，优选为大约0.32％～大约0.38％，最优选为大约0.35％。
在表1所列的优选实施方式焊接金属组合物中，该组合物含有大约2.3％～大约5.4％的镍，优选为大约2.9％～大约4.4％，最优选为大约3.4％。
在表1所列的优选实施方式焊接金属组合物中，如果使用降低水平的硅和/或镍，可以使用增加量的(与相应传统高强度沉积的焊接金属相比)钼、钛和铬中的一种或者更多种。
优选地，表1所列的焊接组合物含有大约0.25％～大约1.10％的钼，更优选为大约0.3％～大约0.8％，最优选为大约0.55％。
表1所列的优选焊接组合物含有大约0～大约0.08％的钛，更优选为大约0.01％～大约0.05％，最优选为大约0.02％。
在表1所列的优选焊接组合物中含有大约0.6％～大约1.0％的铬，更优选为大约0.8％～大约1.0％，最优选为大约1.0％。
根据本发明的另一个优选实施方式，提供了如表2所列的焊条组合物
表2

使用表2所示优选实施方式焊条组合物所得到的焊接沉积组合物如下表3所示表3

1全部铜来自基础片，没有来自焊条的铜。
在优选实施方式焊条中可以加入一种或者更多种氢净化剂以进一步降低所得到焊接金属中的氢量。这里所使用氢净化剂的非限制性实施例包括含氟试剂，例如聚四氟乙烯(PTFE)、氟化钙(CaF2)、氟化锰(MnF)、硅氟化钾(K2SiFe6)、四氟乙烯(TFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、六氟丙烯、全氟烷氧基化合物(PFA)、聚氯三氟乙烯(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVDF)、氟化钾(KF)、氟化镁(MgF)及其组合。这里所使用适当氢净化剂的另一个实施例是含氯试剂，例如聚氯乙烯(PVC)、聚氯丁烯、聚偏二氯乙烯、氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)、氯化钙(CaCl2)及其组合。
在特别优选的实施方式中，在药芯焊条中加入了大约0.1％～大约10％，更优选大约0.5％～大约8％，最优选大约1％～大约2％的PTFE。在此所描述的在焊接消费品中加入的优选PTFE氢净化剂包括但不限于未填充的PTFE、碳填充的PTFE、石墨填充的PTFE及其组合。
尽管不希望被任何特别的理论约束，相信氢净化剂例如含氟试剂和/或含氯试剂可以与焊接环境、焊接消耗品和/或基础金属中的氢反应以产生一种或者更多种含氢化合物，其留下或者可以容易地从焊件中被去除，这样所得到焊接金属具有相对低的氢含量并且从而具有降低的氢诱导裂纹的潜在性。
由这里所描述的优选焊条组合物所形成的优选焊接沉积物表现出相对低的氢含量。通常，优选的焊接沉积物符合或者超过由美国焊接协会(AWS)所制定的标准，其要求在沉积的焊接金属中氢含量低于5ml氢/100g焊接金属。特别地，这种AWS标准为4.3～93。
如所描述的，最优选的是在焊条组合物中加入这里所述各种氢净化剂的一种或者更多种。然而，除了使用氢净化剂外，也可以使用其它降低最终焊接金属中氢含量的策略。例如，可以使用控制的环境来去除焊接或者焊件中的氢。焊药可以是无湿气的。尽管其通常是昂贵的，可以使用预热技术和/或焊后浸泡来使氢从焊接或者焊件中扩散出来。
优选实施方式药芯焊条含有填料组合物，其增强金属沉积到加工件上并有助于获得期望的沉积金属组合物。按照焊条的重量百分比，填料组合物典型地含有大约5～15％重量的熔渣体系以及余量的合金试剂。在特定的实施方式中，填料组合物占焊条的大约20～50％重量，并按照焊条的重量百分比，含有大约8～12％重量的熔渣体系以及余量的合金试剂。下面列出了按照焊条的重量百分比，熔渣体系的通用组合物。在该焊条中填料的主要组分是作为熔渣化试剂和膨胀剂的试剂(最多大约10％)、氢净化剂(最多大约8％)以及合金(剩余物)。下面所列的组合物是自保护或者气保护焊条的通常代表。
膨胀试剂 1～10％产气化合物0.05～6％熔渣湿润剂0.05～7％稳定剂0.5％表面沉积试剂 0～5％熔渣体系的另一个通用组合物中按照焊条的重量百分比，其含有膨胀试剂 2～9％产气化合物0.1～5％熔渣湿润剂0.1～6％稳定剂0.1～4％表面沉积试剂 0～4％优选实施方式焊条组合物也适合用于埋弧焊工艺中，其中期望高强度性能。通常，在这样的应用中，裸露的焊丝或者手工焊条被供给到加工件。分离的焊药进料供给提供在焊条上或者焊条的前面，以产生保护气体和熔渣，并向焊接池中可选择的加入合金元素。保护气体通常不是必需的。能够被本领域技术人员理解的是，这里所描述的优选焊条组合物是用于形成优选实施方式沉积组合物的集合组合物。也就是说，在埋弧焊工艺中能够从除了焊条外的其它进料中提供一种或者更多种焊条组合物元素的附加来源。
用于电弧焊接高强度钢的优选方法是使用具有这里所述组合物的焊条，将电流通过焊条以熔化焊条，从而形成了沉积的焊接金属，其具有这里所述的特别组合物。所沉积的焊接金属优选以表1所列出的组合物为特征。
高强度钢要求焊接应用的非限制性实施例包括管道(例如用于传输气体、水和油的大直径(18”或者更大)的管道)、风塔和其它适合高静载荷或者动荷载的结构支撑物。特别地，当焊接管道时，优选实施方式焊条和所得到的沉积物、组合物非常适合单道或者多道焊接，并适合管道的线缝焊接和适合将一个管道连接另一个的圆周焊接(通常称为双末端或者双连接)。
本发明的显著特征是可以形成高强度焊接沉积物，而没有氢裂化或者至少其不太容易形成氢裂化，并且没有使用大量的焊接通道。通常，为了达到具有降低的氢裂化潜在性的高强度焊接，现有技术需要使用大量的焊接通道。这导致了低产率。使用这里所述的独特的组合物，可以在只有几个通道例如一或者两个中得到高强度焊接。
用于焊接的电弧焊接材料以及特别地，药芯焊条的附加细节在美国专利5,369,244、5,365,036、5,233,160、5,225,661、5,132,514、5,120,931、5,091,628、5,055,655、5,015,823、5,003,155、4,833,296、4,723,061、4,717,536、4,551,610以及4,186,293中提供，这里引用所有的内容作为参考。
目前，前面的描述认为是本发明的优选实施方式。然而，对于本领域技术人员，预期可以进行各种明显的变化和修饰而不脱离本发明。因此，前面的描述是用于覆盖包括在本发明精神和范围内的这种变化和修饰，包括等同替换。
权利要求
1.一种药芯焊条，适合在电弧焊工艺中沉积高强度焊接沉积物，其中高强度焊接沉积物基于重量含有大约0.05％～大约0.20％的碳；大约1.4％～大约2.4％的锰；大约0.2％～大约0.4％的硅；大约2.3％～大约5.4％的镍；大约0.6％～大约1.0％的铬；大约0.25％～大约1.10％的钼；和有效量的铁。
2.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中硅的含量为大约0.32％～大约0.38％。
3.根据权利要求2所述的药芯焊条，其中硅的含量为大约0.35％。
4.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中镍的含量为大约2.9％～大约4.4％。
5.根据权利要求4所述的药芯焊条，其中镍的含量为大约3.4％。
6.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中钼的含量为大约0.3％～大约0.8％。
7.根据权利要求6所述的药芯焊条，其中钼的含量为大约0.55％。
8.根据权利要求1所述的药芯焊条，进一步含有含量为0～0.08％的钛。
9.根据权利要求8所述的药芯焊条，其中钛的含量为大约0.01％～大约0.05％。
10.根据权利要求9所述的药芯焊条，其中钛的含量为大约0.02％。
11.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中铬的含量为大约0.8％～大约1.0％。
12.根据权利要求11所述的药芯焊条，其中铬的含量为大约1.0％。
13.根据权利要求1所述的药芯焊条，进一步含有有效量的氢净化剂。
14.根据权利要求13所述的药芯焊条，其中氢净化剂选自含氟试剂、含氯试剂及其组合。
15.根据权利要求14所述的药芯焊条，其中氢净化剂是一种含氟试剂，其选自聚四氟乙烯、氟化钙、氟化锰、硅氟化钾、四氟乙烯(TFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、六氟丙烯、全氟烷氧基化合物(PFA)、聚氯三氟乙烯(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVDF)、氟化钾(KF)、氟化镁(MgF)及其组合。
16.根据权利要求14所述的药芯焊条，其中氢净化剂是含氯试剂，其选自聚氯乙烯、聚氯丁烯、聚偏二氯乙烯、氯化钠(NaCl)、氯化钾、氯化钙(CaCl2)及其组合。
17.根据权利要求15所述的药芯焊条，其中含氟试剂是聚四氟乙烯。
18.根据权利要求17所述的药芯焊条，其中聚四氟乙烯在焊条中的重量含量为大约0.1～10％。
19.根据权利要求17所述的药芯焊条，其中聚四氟乙烯在焊条中的重量含量为大约0.5～8％。
20.根据权利要求17所述的药芯焊条，其中聚四氟乙烯在焊条中的重量含量为大约1～2％。
21.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中焊条含有大约0.05％的碳、大约2.9％的锰、大约0.3％的硅、大约6.2％的镍、大约1.8％的铬、大约0.8％的钼、大约0.03％的钛，和铁。
22.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中焊接沉积物含有大约0.05％的碳、大约2.3％的锰、大约0.35％的硅、大约3.4％的镍、大约1.0％的铬、大约0.55％的钼、大约0.02％的钛、0.15％的铜，和铁。
23.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中焊接沉积物表现出至少一个冲击韧性值(i)在-30℃达到75ft-lbs、(ii)在-20℃达到100ft-lbs以及(iii)在0℃达到125ft-lbs。
24.根据权利要求23所述的药芯焊条，其中焊接沉积物表现出(i)、(ii)和(iii)中的两个冲击韧性值。
25.根据权利要求23所述的药芯焊条，其中焊接沉积物表现出(i)、(ii)和(iii)全部三个冲击韧性值。
26.一种药芯焊条，适合在电弧焊工艺中沉积高强度焊接沉积物，该焊接沉积物基于重量含有大约0.05％～大约0.20％的碳；大约1.4％～大约2.4％的锰；大约0.2％～大约0.4％的硅；大约2.3％～大约5.4％的镍；大约0.6％～大约1.0％的铬；大约0.25％～大约1.10％的钼；和有效量的铁，其中焊接沉积物表现出至少一个冲击韧性值(i)在-30℃达到75ft-lbs、(ii)在-20℃达到100ft-lbs以及(iii)在0℃达到125ft-lbs。
27.根据权利要求26所述的药芯焊条，其中焊接沉积物表现出(i)、(ii)和(iii)中的两个冲击韧性值。
28.根据权利要求26所述的药芯焊条，其中焊接沉积物表现出(i)、(ii)和(iii)全部三个冲击韧性值。
29.根据权利要求26所述的药芯焊条，其中硅的含量为大约0.32％～大约0.38％。
30.根据权利要求26所述的药芯焊条，其中镍的含量为大约2.9％～大约4.4％。
31.根据权利要求26所述的药芯焊条，其中钼的含量为大约0.3％～大约0.8％。
32.根据权利要求26所述的药芯焊条，进一步含有含量为0～0.08％的钛。
33.根据权利要求26所述的药芯焊条，其中铬的含量为大约0.8％～大约1.0％。
34.根据权利要求26所述的药芯焊条，进一步含有有效量的氢净化剂。
35.根据权利要求34所述的药芯焊条，其中氢净化剂选自含氟试剂、含氯试剂及其组合。
36.根据权利要求35所述的药芯焊条，其中氢净化剂是含氟试剂，其选自聚四氟乙烯、氟化钙、氟化锰、硅氟化钾、四氟乙烯(TFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、六氟丙烯、全氟烷氧基化合物(PFA)、聚氯三氟乙烯(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVDF)、氟化钾(KF)、氟化镁(MgF)及其组合。
37.根据权利要求35所述的药芯焊条，其中氢净化剂是含氯试剂，其选自聚氯乙烯、聚氯丁烯、聚偏二氯乙烯、氯化钠(NaCl)、氯化钾、氯化钙(CaCl2)及其组合。
38.根据权利要求36所述的药芯焊条，其中含氟试剂是聚四氟乙烯。
39.根据权利要求38所述的药芯焊条，其中聚四氟乙烯在焊条中的重量含量为大约0.1～10％。
40.根据权利要求39所述的药芯焊条，其中聚四氟乙烯在焊条中的重量含量为大约1～2％。
41.根据权利要求26所述的焊条，其中焊条含有大约0.05％的碳、大约2.9％的锰、大约0.3％的硅、大约6.2％的镍、大约1.8％的铬、大约0.8％的钼、0.03％的钛，和铁。
42.根据权利要求26所述的焊条，其中焊接沉积物含有大约0.05％的碳、大约2.3％的锰、大约0.35％的硅、大约3.4％的镍、大约1.0％的铬、大约0.55％的钼、大约0.02％的钛、0.15％的铜，和铁。
43.根据权利要求26所述的焊条，其中焊接沉积物表现出至少大约690MPa的屈服强度。
44.一种电弧焊接高强度钢的方法，包括提供适合在电弧焊工艺中沉积高强度焊接的药芯焊条，该焊接组合物基于重量含有大约0.05％～大约0.20％的碳、大约1.4％～大约2.4％的锰、大约0.2％～大约0.4％的硅、大约2.3％～大约5.4％的镍、大约0.6％～大约1.0％的铬、大约0.25％～大约1.10％的钼，和有效量的铁；以及将电流通过焊条以熔化焊条和在钢上形成焊接沉积物。
45.根据权利要求44所述的方法，进一步包括将有效量的氢净化剂加入到焊条中。
46.根据权利要求44所述的方法，其中氢净化剂选自含氟试剂、含氯试剂及其组合。
47.根据权利要求46所述的方法，其中氢净化剂是含氟试剂，其选自聚四氟乙烯、氟化钙、氟化锰、硅氟化钾、四氟乙烯(TFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、六氟丙烯、全氟烷氧基化合物(PFA)、聚氯三氟乙烯(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVDF)、氟化钾(KF)、氟化镁(MgF)及其组合。
48.根据权利要求46所述的方法，其中氢净化剂是含氯试剂，其选自聚氯乙烯、聚氯丁烯、聚偏二氯乙烯、氯化钠(NaCl)、氯化钾、氯化钙(CaCl2)及其组合。
49.根据权利要求47所述的方法，其中含氟试剂是聚四氟乙烯。
50.根据权利要求49所述的方法，其中聚四氟乙烯在焊条中的重量含量为大约0.1～10％。
51.根据权利要求49所述的方法，其中聚四氟乙烯在焊条中的重量含量为大约0.5～8％。
52.根据权利要求49所述的方法，其中聚四氟乙烯在焊条中的重量含量为大约1～2％。
53.根据权利要求43所述的方法，其中焊条含有大约0.05％的碳、大约2.9％的锰、大约0.3％的硅、大约6.2％的镍、大约1.8％的铬、大约0.8％的钼、0.03％的钛，和铁。
54.根据权利要求44所述的方法，其中焊条含有大约0.05％的碳、大约2.3％的锰、大约0.35％的硅、大约3.4％的镍、大约1.0％的铬、大约0.55％的钼、大约0.02％的钛、0.15％的铜，和铁。
全文摘要
本发明公开了焊条组合物，其产生高强度和/或高冲击韧性的焊接沉积物，该焊接沉积物表现出降低的氢裂化潜在性。还公开了具有各种高强度和/或高冲击韧性焊接沉积物的组合物，其表现出降低的氢裂化潜在性。还公开了电弧焊接所述焊条的相关方法。
文档编号B23K9/00GK1846925SQ200610058038
公开日2006年10月18日 申请日期2006年2月28日 优先权日2005年4月11日
发明者马休·杰·詹姆斯, 帕特里克·J·科因 申请人:林肯环球公司