一、研究的背景與問題
十四五期間，國(guó)家大力發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，工程裝備及焊接制造工藝的升級(jí)對(duì)焊接材料及生產(chǎn)工藝也提出了更高需求，亟待開展特種焊材及其生產(chǎn)工藝的相關(guān)研究。針對(duì)耐候鋼橋的焊接制造，目前國(guó)內(nèi)尚未制訂耐候橋梁鋼配套焊材標(biāo)準(zhǔn)，橋梁廠一般參考選用TB/T2374中的焊材成分體系，但該系列焊絲在實(shí)焊中常出現(xiàn)性能與母材不匹配等問題，嚴(yán)重制約了耐候橋梁鋼在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用。
傳統(tǒng)的單絲埋弧焊焊接效率已無法滿足需求，且現(xiàn)有的橋梁及容器用埋弧焊絲在采用高于50kJ/cm的多絲埋弧大熱輸入時(shí)，焊縫的低溫韌性和強(qiáng)度因組織的過度粗化而顯著降低，亟待開發(fā)可滿足大熱輸入焊接的特種焊材成分體系及施焊工藝。目前國(guó)內(nèi)80Kg及以上的焊接材料主要依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的高強(qiáng)焊材焊后存在熔敷金屬伸長(zhǎng)率不足及沖擊韌性偏低等諸多問題。焊接材料細(xì)分品種中，高強(qiáng)焊絲占主導(dǎo)地位，開發(fā)出免退火連續(xù)拉拔焊絲，可節(jié)約退火成本的同時(shí)，縮短加工周期15%以上，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
二、解決問題的思路與技術(shù)方案
長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)對(duì)中厚板的研究較多，對(duì)各類應(yīng)用場(chǎng)景的產(chǎn)品技術(shù)研究也比較超前，但對(duì)配套焊絲的研究缺遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于鋼板，許多高端鋼板材料研發(fā)完成后，無相應(yīng)焊材或者被迫高價(jià)采購(gòu)進(jìn)口配套焊材。十四五期間，隨著國(guó)家大力發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，工程裝備及焊接制造工藝的升級(jí)對(duì)焊接材料及生產(chǎn)工藝也提出了更高需求，亟待開展特種焊材及其生產(chǎn)工藝的相關(guān)研究。為滿足產(chǎn)品服役性能的要求，開展實(shí)芯焊絲鋼成分設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)室試制、焊接試驗(yàn)、工業(yè)試制及示范評(píng)價(jià)等研究，完成研發(fā)-生產(chǎn)-評(píng)價(jià)-應(yīng)用鏈。
焊縫熔敷金屬性能匹配控制技術(shù)方面，采用合適的成分設(shè)計(jì)技術(shù)，提高熔敷金屬耐候性能，滿足大氣環(huán)境耐候性能；采用Ti、Mo合金化，通過晶粒細(xì)化和沉淀強(qiáng)化影響焊縫金屬的組織與性能，滿足了耐候鋼焊縫對(duì)高強(qiáng)、高韌、耐候、易焊接的需求；采用Ni+Mo+Ti的成分設(shè)計(jì)，焊接熱輸入最大可適應(yīng)100KJ/cm以上，焊接效率相比傳統(tǒng)焊接方式提高200%以上。
免退火拉拔控制技術(shù)方面，采用低碳低錳的成分設(shè)計(jì)，低溫終軋低溫吐絲等工藝；采用小錐度拉拔量分配技術(shù)，減少拉拔過程加工硬化。
三、主要?jiǎng)?chuàng)新性成果
1.創(chuàng)新性的采用耐候焊絲鋼成分設(shè)計(jì)，解決了Cu-Cr-Ni耐候鋼焊縫強(qiáng)韌性與焊縫冶金質(zhì)量和耐腐蝕性難匹配的問題，該焊絲焊縫熔敷金屬-40℃ KV2≥80J，耐候指數(shù)I≥6.5，與鋼板的相對(duì)腐蝕率≤6%，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高性能耐候鋼配套焊接材料研究領(lǐng)域的空白，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平；
2.開發(fā)了特種高強(qiáng)度焊絲用熱軋盤條的生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)了對(duì)盤條鐵素體組織的定量化控制，其比例達(dá)到85%以上。同時(shí)采用小錐度并配合先進(jìn)的拉拔量分配控制技術(shù)，率先解決了高強(qiáng)焊絲鋼盤條連續(xù)拉拔斷絲的問題，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，實(shí)現(xiàn)了70公斤級(jí)高強(qiáng)焊絲鋼盤條免退火的連續(xù)拉拔，縮短加工周期15%以上，噸鋼減少電能消耗320-350千瓦時(shí)，該技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
四、應(yīng)用情況與效果
耐候焊絲鋼：圍繞“高性能耐候橋梁鋼配套專用耐候焊材的開發(fā)及應(yīng)用”，開展了多輪焊材成分設(shè)計(jì)、焊材產(chǎn)品試制、焊接性能、腐蝕性能檢測(cè)評(píng)價(jià)等試驗(yàn)研究工作，研制開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的耐候橋梁鋼專用配套耐候二氧化碳?xì)獗Ｗo(hù)焊絲。成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)首座耐候鐵路橋川藏鐵路拉林藏木特大橋、國(guó)內(nèi)首座耐候公路橋官?gòu)d水庫(kù)大橋和首座中俄合建跨境公路橋黑河大橋；
大熱輸入焊絲鋼：圍繞大熱輸入高效埋弧焊絲(鋼)ER50/55HW及配套高效焊劑的研發(fā)及應(yīng)用，使其在熱輸入50～150kJ/cm多絲埋弧焊條件下具有優(yōu)良的焊縫力學(xué)性能、冶金質(zhì)量、工藝適應(yīng)性及焊接效率。在合肥清溪路立交橋?qū)崿F(xiàn)首次示范性應(yīng)用，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。
高強(qiáng)焊絲鋼：圍繞高強(qiáng)焊材成份優(yōu)化及熔敷金屬組織性能與強(qiáng)化機(jī)理進(jìn)行研究，使焊材能通過中聯(lián)重科及徐工焊接評(píng)定，產(chǎn)品替代進(jìn)口，產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際焊絲巨頭伯樂、伊薩產(chǎn)品同等水平。
信息來源：南京鋼鐵股份有限公司
