海洋工程用80kg級(jí)別焊材開發(fā)

昆山中冶寶鋼焊接材料有限公司（江蘇 215333）賈 軍

一、概述

21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，而海洋工程裝備是人類開發(fā)、利用和保護(hù)海洋活動(dòng)的前提和基礎(chǔ)，是海洋產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的核心環(huán)節(jié)。面對(duì)這一快速成長(zhǎng)的新興市場(chǎng)，各國都在積極研發(fā)制造相關(guān)裝備，以期在海洋資源利用中占得先機(jī)。在我國，未來五到十年將是海洋工程裝備制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，因此作為焊材制造企業(yè)，抓住這一戰(zhàn)略機(jī)遇，研發(fā)相配套的焊接材料，以滿足海洋工程裝備所需高端焊材特殊性能要求是當(dāng)務(wù)之急。

基于上述情況，公司較早開始高度關(guān)注，并對(duì)這一市場(chǎng)進(jìn)行了分析。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，我國的海洋平臺(tái)生產(chǎn)廠家眾多，分布上具有很大地域性；這些廠家的產(chǎn)品涉及到造船、鋼管、起重牽引機(jī)械、車輛等，產(chǎn)品的涉及面很廣。通過對(duì)相關(guān)資料的研究，海洋平臺(tái)作為一個(gè)大的系統(tǒng)工程，對(duì)焊材的需求涉及到很多方面。主要有：①碳鋼：一般是屈服強(qiáng)度<380MPa。②高強(qiáng)鋼：屈服強(qiáng)度420～690MPa。③管道用鋼：海洋平臺(tái)用的管道用鋼的鋼級(jí)一般比較高，主要是從X52到X70級(jí)別。④不銹鋼：海洋平臺(tái)用不銹鋼主要有馬氏體型、奧氏體型、高M(jìn)o型、雙相型。⑤鎳基合金：含鎳量較大，其中不少含量超過60%。⑥有色合金：有銅基合金和鈦合金等。

從上面的資料來看，本公司現(xiàn)在對(duì)碳鋼、高強(qiáng)鋼、管道用鋼方面已有產(chǎn)品做配合。其中在80kg級(jí)別高強(qiáng)鋼用焊材方面，目前國內(nèi)可以提供這一產(chǎn)品的廠家極少，海洋平臺(tái)裝備制造廠商往往只能高價(jià)購買國外品牌的焊材。而現(xiàn)在國內(nèi)相關(guān)的海洋平臺(tái)制造廠家越來越多的使用該級(jí)別的鋼材，對(duì)該類型的焊材需求呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，因此研發(fā)該級(jí)別的高強(qiáng)鋼焊材，可以有效的滿足市場(chǎng)需求。通過努力，我公司已順利完成了該焊材的研制工作，并已成功向市場(chǎng)上推廣該系列產(chǎn)品，其中埋弧焊材型號(hào)為BHM—4M焊絲和XUN123焊劑，氣體保護(hù)焊絲型號(hào)為BHG—4M，現(xiàn)將相關(guān)產(chǎn)品的一些性能與同行做一個(gè)交流。

二、焊材滿足的性能及用途

該產(chǎn)品開發(fā)之初主要針對(duì)海洋平臺(tái)的重齒設(shè)備和浮吊懸臂中80kg級(jí)別鋼板焊接力學(xué)性能要求，以及相關(guān)部位所需鋼板成分、性能和焊材力學(xué)性能的船級(jí)社驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，如表1～表3所示。

表1 鋼板的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表2 鋼板的力學(xué)性能典型值

由表3要求可以看出，焊材的力學(xué)性能，尤其是低溫沖擊性能要求很高。一般焊材很難滿足要求，必須開發(fā)新型焊材以滿足其要求。

表3 焊材力學(xué)性能船級(jí)社船檢標(biāo)準(zhǔn)

三、新型焊材的成分體系及性能測(cè)試

1.新型焊材的成分體系

針對(duì)上述要求的具有很高品質(zhì)的焊材，公司與國內(nèi)知名研究所通力合作開發(fā)出了以Mn、Ni、Mo等為主要合金，輔以Cr、V等微合金的低合金高強(qiáng)鋼焊絲，典型成分如表4所示。同時(shí)，為了配套埋弧焊絲的使用，研發(fā)出相應(yīng)合金體系的焊劑XUN123。

2.性能測(cè)試

（1）熔敷金屬性能測(cè)試 埋弧焊絲焊劑組合BHM—4M/XUN123熔敷金屬性能應(yīng)符合GB/T12470—2003中的F76A4—HG要求；氣保焊絲BHG—4M熔敷金屬性能應(yīng)符合GB/T8110—2008中的ER76—G要求；按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中要求的規(guī)范（見表5、表6）進(jìn)行焊接試驗(yàn)測(cè)試，獲得的熔敷金屬力學(xué)性能如表7、表8所示。

表5 埋弧焊熔敷金屬性能試驗(yàn)焊接參數(shù)

表6 氣體保護(hù)焊、埋弧焊熔敷金屬性能試驗(yàn)焊接參數(shù)

表7 BHM—4M/XUN123焊絲焊劑組合力學(xué)性能

表8 BHG—4M焊絲力學(xué)性能

（2）工藝性能測(cè)試 第一，BHG—4M工藝性能測(cè)試。焊接參數(shù)如表9所示，焊接接頭形式如圖1所示。焊接順序按照?qǐng)D1進(jìn)行，嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，清根采用碳弧氣刨方式進(jìn)行，焊接后測(cè)試的力學(xué)性能如表10所示。

表9 BHG—4M焊接參數(shù)

圖1 焊接接頭形式

表10 BHG—4M對(duì)接焊力學(xué)性能測(cè)試值

第二，BHM—4M/XUN123工藝性能測(cè)試，焊接參數(shù)如表11所示。焊接接頭形式如圖2所示。焊接順序按照?qǐng)D2進(jìn)行，嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，清根采用碳弧氣刨方式進(jìn)行，焊接后測(cè)試的力學(xué)性能如表12所示。

圖2 焊接接頭形式

表11 BHM—4M/XUN123焊接參數(shù)

表12 BHM—4M/XUN123對(duì)接焊力學(xué)性能測(cè)試值

四、結(jié)語

（1）從上述試驗(yàn)的實(shí)測(cè)結(jié)果可知，我公司的BHG—4M、BHM—4M/XUN123焊材完全能夠滿足相關(guān)工況的焊接性能要求。

（2）上述焊材已經(jīng)在國內(nèi)某些知名海洋工程裝備企業(yè)中獲得了批量使用，性能良好，替代了進(jìn)口焊材的使用，降低了客戶的制造成本。

（3）上述焊材已經(jīng)通過美國、韓國的船級(jí)社認(rèn)證，認(rèn)證級(jí)別為：氣體保護(hù)焊絲BHG—4M為4YQ690SA，埋弧焊材BHM—4M/XUN123為4Y690M。