适用于大热输入焊接的650MPa级多丝埋弧焊盘条及焊丝

本发明属于焊接材料，具体涉及一种适用于大热输入焊接的650mpa级多丝埋弧焊盘条及焊丝。

背景技术：

1、在桥梁制造领域，随着钢铁构件的大型化和高强化，为了提高中厚板的焊接效率，降低生产成本，通常采用大热输入焊接技术。多丝埋弧自动焊具有焊缝金属熔敷效率高、质量性能好、焊接速度快、焊接过程可自动化等特点，在工程中得到广泛应用。目前抗拉强度590mpa以下级别焊缝金属的应用最为普遍，主要通过ti-b复合添加的韧化方式，在保证强度的同时提高焊缝冲击韧性，但随钢结构所需强度不断提高，为实现焊接接头的强度匹配，所需焊材强度也随之提高，目前国内应用在大热输入的高强度焊接材料多数从国外进口，成本昂贵，严重制约了我国大型桥梁制造业的快速发展。因此，高强度多丝埋弧焊丝的开发和研究具有重要意义。

2、现有技术中如：申请公布号为cn104476008a的发明专利“一种大热输入埋弧焊焊丝”，其通过ti、n元素析出形核作用，并添加一定量的稀土元素ce，得到复合氧化物夹杂及锰硫化物，促进针状铁素体形核，在60~160kj/cm的热输入范围内，焊缝金属-40℃冲击功可在48~118j之间，但其不适配强度级别在500mpa以上的低合金高强度钢。

3、申请公布号为cn107984112a的发明专利“一种具有良好低温韧性的高强度埋弧焊丝”，选择mn-mo-ni为主合金体系，采用ti、b微合金化的设计理念，控制ti与b的含量比例在6~10，cr+mn的含量总和≤2.1%，cr+ni的含量总和≤2.1%，cr+mo的含量总和≤1.0%，并加入少量y或ce等稀土元素，其熔敷金属抗拉强度可达740mpa，但-40℃冲击韧性较低，仅≥47j，且其焊接热输入只有20kj/cm，并没有说明适用于大热输入焊接。

4、申请公布号为cn107984114a的发明专利“适用于大线能量焊接的低合金高强度高韧性埋弧焊丝”，通过控制7.0≤ti/b≤9.0，1.0≤b/n≤2.0，抑制先共析铁素体的产生，促进针状铁素体的生成，在100~200kj/cm大线能量下，焊缝金属和焊接接头的-40℃冲击韧性达130j，但并未提及其抗拉强度。

5、申请公布号为cn108247234a的发明专利“一种高强度钢用埋弧焊丝及其制备方法”，通过控制ti/b：9~11，ni/cu＞1，从而达到细化针状铁素体的目的，使焊缝获得良好的强韧性，但其焊接热输入仅达到70kj/cm，焊接结构需经高温回火后获得700mpa的高抗拉强度，且仅进行了-20℃的冲击试验，不能保证其在较寒冷地区的使用安全性。

6、申请公布号为cn13878500a的发明专利“一种低温韧性优良的大线能量焊接用埋弧焊实芯焊丝”，采用mn-ni-ti-b合金体系，ti/b的比例在7.0~10.0，配合国产sj101焊剂，在60kj/cm~120kj/cm焊接线能量下，在-40℃条件下焊缝金属的韧性仍然能够达到120j，但其抗拉强度最高达到650mpa，不能满足更高强度的母材对焊接材料的要求。

7、因此，在满足相关标准、规范等内容中对焊接接头力学性能的要求下，为提高桥梁等钢结构制造企业大型钢结构的焊接制造效率，保证使用安全性，需开发适用于抗拉强度不小于650mpa级桥梁钢在大焊接热输入的配套国产埋弧自动焊焊丝，是进一步提高焊接效率、降低成本、提高焊接接头力学性能和替代进口产品的重要途径。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是提供一种适用于大热输入焊接的650mpa级多丝埋弧焊盘条及焊丝，在热输入范围50~100kj/cm并与fe粉-mgo-sio2-caf2-al2o3系碱性烧结焊剂匹配，熔敷效率高、低温韧性优良，对焊接热输入范围有较强的适应性，适用于桥梁、船舶和建筑等领域的大型钢结构的高效焊接制造。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种适用于大热输入焊接的650mpa级多丝埋弧焊盘条，所述盘条中的化学成分以质量百分比计包括：c：0.04~0.10，si≤0.09，mn：2.3~2.55，p≤0.012，s≤0.005，cr：0.10~0.25，ni：0.75~1.05，mo：0.4~0.58，ti：0.11~0.24，ca：0.0015~0.030，re：≤0.030，余量为fe和不可避免的杂质。

3、进一步的，所述盘条中的化学成分以质量百分数计满足：550≤bs≤630，bs=830-270（0.82wc）-90（0.73wmn）-37（0.73wni）-70（0.90wcr）-83（0.9wmo），其中，wc为盘条中c的含量，wmn为盘条中mn的含量，wni为盘条中ni的含量，wcr为盘条中cr的含量，wmo为盘条中mo的含量。

4、进一步的，所述盘条中的化学成分以质量百分数计满足： 670.9≤θ≤799.9；强度因子θ=9.8×{36.69+220（0.82wc）+8.0（0.73wmn）+14（0.90wcr）+3.4（0.73wni）+8.1（0.9wmo）+8（0.17wti）}，其中，wc为盘条中c的含量，wmn为盘条中mn的含量，wni为盘条中ni的含量，wcr为盘条中cr的含量，wmo为盘条中mo的含量，wti为盘条中ti的含量。

5、进一步的，所述盘条中的化学成分以质量百分数计满足：0.043≤α≤0.056，其中，α=wsi/14+wmn/55+wti/24，其中，wsi为盘条中si的含量，wmn为盘条中mn的含量，wti为盘条中ti的含量。

6、进一步的，所述盘条中的化学成分以质量百分数计满足：17%≤β≤31%，其中，β=wni/（wmn+wni）*100%，wmn为盘条中mn的含量，wni为盘条中ni的含量。

7、本发明还提供了一种适用于大热输入焊接的650mpa级多丝埋弧焊焊丝，其通过拉拔上述的盘条而成。

8、进一步的，在所述焊丝外设有镀铜层，所述镀铜层的厚度为0.19~0.23um。

9、进一步的，在50~100kj/cm热输入下，焊丝熔敷金属的屈服强度rp0.2为529~577mpa，抗拉强度rm为681~737mpa，延伸率a为22~24.5%，-40℃冲击吸收功akv-40℃为80~112j。

10、进一步的，焊丝熔敷金属主要是由针状铁素体和粒状贝氏体的复相组织构成，所述针状铁素体含量为65~74%。

11、本发明的有益效果是：（1）本发明的焊丝通过对化学成分进行合理的设计，在50~100kj/cm热输入下得到的熔敷金属具有优良的综合性能，有较高的抗拉强度和低温冲击韧性。本发明的焊丝熔敷金属具有如下力学性能：屈服强度rp0.2/mpa：529~577mpa，抗拉强度rm/mpa：681~737mpa，延伸率a/% ：22~24.5%，-40℃冲击吸收功akv-40℃/j：80~112j，焊缝组织中针状铁素体含量在65~74%之间。（2）本发明的焊丝适用于埋弧焊、焊剂铜衬垫法等焊接方法的多丝共熔池大热输入焊接操作，焊接参数范围调节宽，在50~100kj/cm热输入下焊接工艺性能稳定，熔池流动性良好，熔敷金属成型美观，抗裂性能优异。（3）本发明的焊丝合金体系调控合理，其盘条冶炼、轧制及焊丝拉拔工艺容易实现，质量稳定，适合大规模推广应用。

12、下面结合附图对本发明进行详细说明。