一种适用于海洋平台690MPa级齿条钢配套的焊条的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种适用于海洋平台690MPa级齿条钢配 套的焊条。
【背景技术】
[0002] 随着世界经济的飞速发展，各国对石油消费的需求正在不断增加，陆上石油资源 正在不断锐减，海洋油气开发已成为各国的能源开发热点以及国家的重要能源战略。进行 油气开发的自升式钻井平台，其粧腿支撑着上部平台的质量，是平台的主要承载结构;而齿 条又是粧腿的核心部件，粧腿所承受的各种载荷最终都会直接或间接的作用在齿条上，因 此要求齿条必须具有较高的强度，同时为保证平台结构的安全，避免发生脆性断裂，还要求 具有优异的低温韧性和焊接性能。
[0003] 当前，国际上海洋平台用齿条钢普遍要求其屈服强度2 690MPa，抗拉强度在770~ 930MPa之间，延伸率2 14%，-60°C下的冲击吸收功2 69J。为了保证焊接质量的可靠性，对 其配套的焊接材料也有着严格的限定。因此，在设计焊条性能的时候，采取等强匹配的原 贝丨J，要求焊条熔敷金属的屈服强度2 690MPa，抗拉强度在770~930MPa之间，-60°C下的冲击 吸收功2 69J;为了确保焊缝金属的韧性需求，要求焊缝金属的延伸率2 17%。
[0004] 实际焊接中，由于齿条钢的厚度较厚，因此，需要焊条能够满足在全位置焊接下的 性能要求，尤其是立向上焊接的性能，这也是本发明所要解决的问题之一。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于海洋平台690MPa级齿 条钢配套的焊条，该焊条的熔敷金属力学性能和全位置焊接性能均满足海洋平台690MPa级 齿条钢的焊接要求。
[0006] 本发明的技术方案是提供了一种适用于海洋平台690MPa级齿条钢配套的焊条，包 括焊条钢芯混合药皮，所述药皮中含有镍镁合金，所述焊条形成的熔敷金属包括如下按重 量百分比计的化学成分：
[0007] C<0.14%，Mn<2.00%，Si <0.75%，S< 0.015%，P< 0.025%，Ni: 1.5~4.0%， Mo《0.80%，Cr<0.60%。
[0008] 进一步地，上述焊条钢芯采用H08T钢芯，其化学成分百分比为：
[0009] C<0.10%，Mn:0.30~0.60%，Si<0.15%，Cr<0.25%，Ni<0.25%，Mo< 0· 10%，S< 0.003%，P< 0.006%。
[0010] 进一步地，上述药皮中镍镁合金的化学成分百分比为：Ni:70~85%，Mg:15~ 30% 〇
[0011] 进一步地，上述药皮由如下重量份数的组分组成:大理石:40~45份，萤石：15~20 份，硅微粉:6~10份，电解锰:4~6份，45#雾化硅铁:4~7份，镍粉:5~8份，镍镁合金:5~8 份，钼粉:2份，纯碱:1份，稀土硅铁:2份，硅锆铁合金:0.8份，余量为铁粉。
[0012]作为优选的，所述药皮由如下重量份数的组分组成：大理石:42份，萤石：20份，硅 微粉:6份，电解锰:6份，45#雾化硅铁:5份，镍粉:8份，镍镁合金:5份，钼粉:2份，纯碱：1份， 稀土硅铁:2份，硅锆铁合金:0.8份，铁粉:2.2份。
[0013] 进一步地，上述焊条为采用Ca0-CaF2-SiO2型碱性渣系的超低氢焊条。
[0014] 本发明中，焊条的药皮中各化学成分的设计原则如下：
[0015]大理石:主要作用是造渣和造气，分解产物是CaO,可以提高渣的碱度，对焊缝金属 低温冲击韧性有益。含量太少，造渣和造气功能不足，对电弧保护不周，使空气中得N进入焊 缝，降低焊缝金属低温冲击韧性;含量太多，增加药皮的熔点，减少焊条的熔化速度，同时焊 缝成形变粗糙，所以本发明中大理石的含量在40~45份之间。
[0016] 萤石:主要作用是造渣、改善渣的流动性及去氢。含量太少，去氢效果不明显，渣流 动性变差;含量太多，焊条药皮熔点太低，在焊接时容易出现断弧现象，所以本发明中萤石 含量在15~20份之间。
[0017] 硅微粉:主要作用造渣和改善熔渣流动性。含量太少，熔渣流动性变差，焊缝成形 粗糙;含量太多，降低焊缝金属低温冲击韧性，本发明中娃微粉的含量在6~10份之间。
[0018] 电解锰:主要作用是脱氧和合金化。含量太少，脱氧和合金化作用不明显；含量太 多，焊接过程中易出现飞溅，焊缝金属脆、硬，本发明电解锰含量在4~6之间。
[0019] 45#雾化硅铁：主要作用是脱氧和合金化。含量太少，焊缝金属脱氧不足；含量太 多，焊缝金属强度太高，同时降低焊缝金属低温冲击韧性，本发明45#雾化硅铁含量在3~5 份之间。
[0020] 镍粉:主要作用是合金化，能镍粉提高焊缝金属的低温韧性，降低韧脆转变温度。 含量太少，上述性能表现不明显；含量太多，增大热裂敏感性，同时镍粉比较贵重，不宜多 加，本发明镍粉的含量在5~8份之间。
[0021] 镍镁合金:主要作用兼具镍粉的合金化及镁粉的脱氧作用。含量太少，上述合金化 和脱氧化性能表现不明显;含量太多，增大热裂敏感性，同时降低焊缝金属低温冲击韧性。 本发明镍镁合金在5~8份之间。
[0022] 钼粉:主要作用是合金化。含量太少，合金化作用不明显，焊缝金属强度不足;含量 太多，焊缝金属太高，同时钼粉比较贵重，不宜多加，本发明钼粉含量确定为2。
[0023]纯碱:主要作用是改善焊条的压涂性能。含量太少，不能改善压涂性能;含量太多， 焊条容易出现返潮现象，本发明纯碱的含量确定为1。
[0024]稀土硅铁:主要作用是合金化，向焊缝金属中过渡稀土元素。含量太少，稀土元素 的作用发挥不出来;含量太多，向焊缝金属中过渡太多的硅，使焊缝金属强度升高，低温韧 性下降，本发明稀土硅铁含量确定为2。
[0025] 硅锆铁合金:主要作用是微合金化，向焊缝金属中过渡少量锆合金。含量太少，锆 元素的作用发挥不出来;含量太多，使焊缝金属强度升高，低温韧性下降，本发明将硅锆铁 合金的含量确定为0.8.
[0026] 铁粉:主要作用是改善电弧状态，调节铁水熔点和粘度，余量加入。
[0027]本发明的有益效果：
[0028] (1)本发明提供的这种适用于海洋平台690MPa级齿条钢配套的焊条的焊缝金属的 屈服强度2 690MPa，抗拉强度在770~930MPa之间，焊缝金属的延伸率2 17 %，且该焊条的 全位置焊接性能优良，能够保证全位置焊接时_60°C下的冲击吸收功2 69J。
[0029] (2)本发明提供的这种适用于海洋平台690MPa级齿条钢配套的焊条的焊