一、研究的背景與問題
十四五期間，國家大力發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)，工程裝備及焊接制造工藝的升級對焊接材料及生產工藝也提出了更高需求，亟待開展特種焊材及其生產工藝的相關研究。針對耐候鋼橋的焊接制造，目前國內尚未制訂耐候橋梁鋼配套焊材標準，橋梁廠一般參考選用TB/T2374中的焊材成分體系，但該系列焊絲在實焊中常出現性能與母材不匹配等問題，嚴重制約了耐候橋梁鋼在國內的推廣應用。
傳統(tǒng)的單絲埋弧焊焊接效率已無法滿足需求，且現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，焊縫的低溫韌性和強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。目前國內80Kg及以上的焊接材料主要依賴進口，國內現有的高強焊材焊后存在熔敷金屬伸長率不足及沖擊韌性偏低等諸多問題。焊接材料細分品種中，高強焊絲占主導地位，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，縮短加工周期15%以上，具有顯著的經濟和社會效益。
二、解決問題的思路與技術方案
長期以來，國內鋼鐵企業(yè)對中厚板的研究較多，對各類應用場景的產品技術研究也比較超前，但對配套焊絲的研究缺遠遠落后于鋼板，許多高端鋼板材料研發(fā)完成后，無相應焊材或者被迫高價采購進口配套焊材。十四五期間，隨著國家大力發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)，工程裝備及焊接制造工藝的升級對焊接材料及生產工藝也提出了更高需求，亟待開展特種焊材及其生產工藝的相關研究。為滿足產品服役性能的要求，開展實芯焊絲鋼成分設計、實驗室試制、焊接試驗、工業(yè)試制及示范評價等研究，完成研發(fā)-生產-評價-應用鏈。
焊縫熔敷金屬性能匹配控制技術方面，采用合適的成分設計技術，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，通過晶粒細化和沉淀強化影響焊縫金屬的組織與性能，滿足了耐候鋼焊縫對高強、高韌、耐候、易焊接的需求；采用Ni+Mo+Ti的成分設計，焊接熱輸入最大可適應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方面，采用低碳低錳的成分設計，低溫終軋低溫吐絲等工藝；采用小錐度拉拔量分配技術，減少拉拔過程加工硬化。
三、主要創(chuàng)新性成果
1.創(chuàng)新性的采用耐候焊絲鋼成分設計，解決了Cu-Cr-Ni耐候鋼焊縫強韌性與焊縫冶金質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I≥6.5，與鋼板的相對腐蝕率≤6%，填補了國內高性能耐候鋼配套焊接材料研究領域的空白，屬國內首創(chuàng)，技術處于國際領先水平；
2.開發(fā)了特種高強度焊絲用熱軋盤條的生產工藝，實現了對盤條鐵素體組織的定量化控制，其比例達到85%以上。同時采用小錐度并配合先進的拉拔量分配控制技術，率先解決了高強焊絲鋼盤條連續(xù)拉拔斷絲的問題，屬國內首創(chuàng)，實現了70公斤級高強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，該技術達到了國際先進水平。
四、應用情況與效果
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)及應用”，開展了多輪焊材成分設計、焊材產品試制、焊接性能、腐蝕性能檢測評價等試驗研究工作，研制開發(fā)出具有自主知識產權的耐候橋梁鋼專用配套耐候二氧化碳氣保護焊絲。成功應用于國內首座耐候鐵路橋川藏鐵路拉林藏木特大橋、國內首座耐候公路橋官廳水庫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)良的焊縫力學性能、冶金質量、工藝適應性及焊接效率。在合肥清溪路立交橋實現首次示范性應用，屬國內首創(chuàng)。
高強焊絲鋼：圍繞高強焊材成份優(yōu)化及熔敷金屬組織性能與強化機理進行研究，使焊材能通過中聯(lián)重科及徐工焊接評定，產品替代進口，產品技術指標達到國際焊絲巨頭伯樂、伊薩產品同等水平。
信息來源：南京鋼鐵股份有限公司
