專(zhuān)利名稱(chēng)：X100管線(xiàn)鋼用氣體保護(hù)焊焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料焊接用實(shí)芯焊絲，特別是一種XlOO管線(xiàn)鋼用氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲，特別適用于在80% Ar+20% CO2富氬氣體保護(hù)下、對(duì)XlOO等級(jí)高壓油、氣輸送管線(xiàn)鋼進(jìn)行氣體保護(hù)焊。
背景技術(shù)：
天然氣作為一種高效清潔的能源正日益受到人們的重視。由于天然氣田一般位于遠(yuǎn)離消費(fèi)市場(chǎng)的荒漠地區(qū)，如何安全、經(jīng)濟(jì)地將天然氣輸送到消費(fèi)市場(chǎng)一直是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新及采用更高壓力和更高強(qiáng)度的管道是降低天然氣長(zhǎng)距離輸送成本最有效的途徑，也是天然氣長(zhǎng)輸管線(xiàn)發(fā)展的趨勢(shì)。輸送壓力的提高要求采用更高強(qiáng)度級(jí)別的管線(xiàn)鋼。如今，世界范圍內(nèi)的天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)已從過(guò)去的X52，X60和X65 管線(xiàn)鋼發(fā)展到X70和X80高強(qiáng)度管線(xiàn)鋼，且正向X90-X120等級(jí)高強(qiáng)度管線(xiàn)鋼發(fā)展。寶鋼、 鞍鋼、南鋼等國(guó)內(nèi)各大鋼廠(chǎng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了 XlOO級(jí)管線(xiàn)鋼，未來(lái)XlOO級(jí)管線(xiàn)鋼將成為發(fā)展趨勢(shì)，但相應(yīng)的氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲仍然處于空白。在申請(qǐng)?zhí)枮?00810052501，發(fā)明名稱(chēng)為《X80鋼級(jí)管線(xiàn)鋼用氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲》的專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種專(zhuān)用于X80管線(xiàn)鋼的氣體保護(hù)焊絲。該焊絲由于不含Cr 元素，且Ni、Mo元素的含量又不足，而又含Ti元素，加之其它成份含量的差異，因而與 XlOO管線(xiàn)鋼合金體系的匹配性差，且其熔敷金屬性能不能滿(mǎn)足要求；而申請(qǐng)人在公開(kāi)號(hào)為 CN101362^53A、名稱(chēng)為《X80等級(jí)鋼油、氣輸送管氣體保護(hù)焊用焊絲》的專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種專(zhuān)用于X80管線(xiàn)鋼的氣體保護(hù)焊絲，該焊絲雖然含Cr元素，但Ni、Mo元素的含量仍不足、 特別是Ni元素的含量遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求，同時(shí)不但含有Ti元素、還含有B元素，以及其它成分含量之間比例的差異，因而仍存在與XlOO管線(xiàn)鋼合金體系的匹配性差，其熔敷金屬性能不能滿(mǎn)足XlOO管線(xiàn)鋼對(duì)焊接的要求等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研究設(shè)計(jì)一種XlOO管線(xiàn)鋼用氣體保護(hù)焊焊絲，以達(dá)到焊接成管道后焊縫的性能與X80管材的成分、性能更理想地匹配，使焊縫具有與管道本體相近的高強(qiáng)度、高韌性、抗腐蝕性好及較低的硬度等優(yōu)良性能，焊接工藝性好；以提高油、氣輸送管道的輸送能力、運(yùn)輸?shù)陌踩?，延長(zhǎng)管道輸送的壽命、降低管道運(yùn)輸線(xiàn)維護(hù)保養(yǎng)的工作量等目的。本發(fā)明的解決方案是針對(duì)背景技術(shù)存在的缺陷，在背景技術(shù)基礎(chǔ)上成倍增加了焊絲中Ni元素的含量、并適當(dāng)提高M(jìn)o元素的含量；由于Ti、B元素雖然可促進(jìn)針狀鐵素體的形成，但卻會(huì)造成焊接電弧吹力變軟、焊接的工藝差；因此本發(fā)明在成倍增加M元素的含量及提高M(jìn)o元素的含量的基礎(chǔ)上、根據(jù)XlOO管線(xiàn)鋼的合金成分、針對(duì)性地調(diào)整部分成分的含量及相互之間的比例，同時(shí)從焊絲成分中取消Ti、B兩種元素；即針對(duì)碳是擴(kuò)大Y相區(qū)的元素，但它的溶解度是有限的，如果焊縫中存在大量的C，因其淬硬性顯著增強(qiáng)，冷裂紋傾向變大；同時(shí)，C元素為間隙固溶強(qiáng)化元素，由于引起基體點(diǎn)陣的顯著畸變，致使基體微裂紋易于產(chǎn)生和擴(kuò)展，將使焊縫金屬的沖擊功大大下降；且碳含量過(guò)高將導(dǎo)致焊接飛濺及焊接煙塵的增大，對(duì)焊接工藝性能不利；本發(fā)明在保證焊縫金屬與母材的C含量相當(dāng)?shù)那疤嵯隆⑼ㄟ^(guò)適當(dāng)提高M(jìn)n含量，同時(shí)通過(guò)加Mo、Ni、Cr等微合金元素， 以保證焊縫金屬?gòu)?qiáng)度與母材相匹配；Mn也是保證強(qiáng)度的主要合金元素之一，其強(qiáng)化能力僅次于C元素，添加Mn元素的一個(gè)重要作用是該元素能有效降低Y — α的轉(zhuǎn)變溫度，抑制晶界先共析鐵素體的形成，促使焊縫中形成針狀鐵素體組織。同時(shí)，考慮Mn/C比與熔敷金屬的關(guān)系，隨著Mn/C比值的增加，韌性有所降低。所以在該合金系統(tǒng)中，不能一味的強(qiáng)調(diào)降低C含量，必需考慮Mn/C的合理配比；因此，本發(fā)明將焊絲中的Mn含量控制在1.6-2. 2wt% ；Cr是一種具有鈍化傾向的金屬元素，通過(guò)提高鋼在電介質(zhì)中的電極電位而提高化學(xué)穩(wěn)定性的方式來(lái)提高耐腐蝕性能，但單獨(dú)添加Cr元素并不能迅速提高耐蝕能力，只有與其他耐蝕合金聯(lián)合添加才能顯著提高耐蝕性；且Cr可以提高焊縫金屬?gòu)?qiáng)度，M通過(guò)鈍化方式來(lái)提高鋼耐腐蝕能力，亦能提高鋼抗腐蝕疲勞能力，可以防止焊縫的氧化，提高鋼對(duì)疲勞的抗力和減少鋼對(duì)缺口的敏感性，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度，對(duì)大氣及鹽都有抗蝕能力；Mo能降低相變溫度，抑制塊狀鐵素體的形成，促進(jìn)針狀鐵素體的轉(zhuǎn)變，并能提高Nb (C，N)的沉淀強(qiáng)化效果，因而Mo在提高鋼的強(qiáng)度的同時(shí)可降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度；為了達(dá)到合理的強(qiáng)韌性的匹配，焊絲中 Cr、Ni、Mo 含量分別控制在 0. 20-0. 45wt%U. 80-2.0. 50-0. 65wt%。Cu具有活性陰極的作用，在一定條件下可以促進(jìn)鋼產(chǎn)生陽(yáng)極鈍化，從而降低鋼的腐蝕速度；Cu對(duì)抵消鋼中S的有害作用有著明顯的效果，但當(dāng)Cu含量大于0. 25wt%以后， 對(duì)鋼抗腐蝕性能的改善變得緩慢；同時(shí)Cu能部分溶于鐵素體，室溫下溶解度為0. 35%，超過(guò)溶解度限制，過(guò)剩的銅就以彌散狀質(zhì)點(diǎn)分布于鋼中，起到強(qiáng)烈硬化作用，Cu含量的增大還將導(dǎo)致熱加工敏感性的提高(易于產(chǎn)生龜裂)，不利于低溫韌性的提高，因而本發(fā)明將Cu的含量在控制0. 10-0. 35wt%0因而，本發(fā)明XlOO管線(xiàn)鋼用氣體保護(hù)焊焊絲的成份及各成份的重量百分比為 CO. 06-0. 12%, Mn 1. 60-2. 20%, Si 0. 25-0. 60%,0 < P ^ 0. 015%,0 < S ^ 0. 010%, MoO. 50-0. 65%, Cu 0. 10-0. 35%, Cr 0. 20-0. 45%, Ni 1. 80-2. 60%、余量為 Fe 及不可避
免的雜質(zhì)；將生產(chǎn)上述成份焊絲所需的原料按照常規(guī)氣體保護(hù)焊焊絲冶煉工藝、按比例投入真空感應(yīng)爐或鋼水包內(nèi)，經(jīng)冶煉、制成盤(pán)條，拉拔至要求直徑后、再經(jīng)熱處理、清洗、鍍銅、 分卷即成。本發(fā)明由于通過(guò)各元素的綜合作用、焊縫成分與XlOO管線(xiàn)鋼板的合金體系中的成分、配比及綜合性能極為相近，焊縫具有優(yōu)良的機(jī)械、物理及力學(xué)性能，其強(qiáng)度高、韌性高，并具有較好的抗腐蝕性及較低的硬度等優(yōu)良性能；本發(fā)明焊絲采用80% Ar+20% CO2富氬氣體保護(hù)焊接，所得熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度Rm彡800MPa，熔敷金屬-10°C沖擊功 Akv ^ 100J ；而且本發(fā)明焊絲還具有良好的焊接工藝性能，焊縫強(qiáng)度及沖擊韌性值穩(wěn)定等特點(diǎn)；因而特別適合用于XlOO管線(xiàn)鋼板的氣體保護(hù)焊接。
具體實(shí)施例方式以下各實(shí)施例均按照常規(guī)氣體保護(hù)焊焊絲冶煉工藝冶煉后制成盤(pán)條，經(jīng)拉拔至直
4徑Φ1. 2mm后、再經(jīng)熱處理、清洗、鍍銅、分卷得成品焊絲。實(shí)施例1 焊絲的化學(xué)成分及重量百分比含量為，C 0.088%、Mn 1. 75%, Si 0. 514%, P 0. 010%,S 0. 005%,Mo 0. 561%,Cu 0. 25%,Cr 0. 27%,Ni 2. 293%、余量為 Fe 及不可避
免的雜質(zhì)。本實(shí)施例焊絲采用80% Ar+20% C02氣體保護(hù)焊接，焊接參數(shù)為焊接電流為240A，電弧電壓為^V,不進(jìn)行預(yù)熱及后熱處理。焊縫金屬的力學(xué)性能為Rm = 845MPa, _10°C沖擊功 Akv = 115J。實(shí)施例2:焊絲成分及重量百分比含量為，C0. 073%,Mn 1. 64%,Si 0. 484%,P 0. 007%,S 0. 003%,Mo 0. 518%,Cu 0. 33%,Cr 0. 259%,Ni 2. 119%、余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例焊絲采用80% Ar+20% C02氣體保護(hù)焊接，焊接參數(shù)為焊接電流為240A，電弧電壓為^V,不進(jìn)行預(yù)熱及后熱處理。焊縫金屬的力學(xué)性能為Rm = 825MPa, _10°C沖擊功 Akv = 102J。實(shí)施例3:焊絲成分及重量百分比含量為，C0. 096%, Mn 1. 68%, Si 0. 472%, P 0. 009%, S 0. 004%,Mo 0. 510%,Cu 0. 257%,Cr 0. 329%,Ni 2. 019%、余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例焊絲采用80% Ar+20% C02氣體保護(hù)焊接，焊接參數(shù)為焊接電流為240A，電弧電壓為^V,不進(jìn)行預(yù)熱及后熱處理。焊縫金屬的力學(xué)性能為Rm = 830MPa, -10°C沖擊功 Akv = 104J。
權(quán)利要求
1.一種XlOO管線(xiàn)鋼用氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲，其特征在于以重量百分比計(jì)焊絲的成份為C 0. 06-0. 12%,Mn 1. 60-2. 20%,Si 0. 25-0. 60%,0<P^0. 015%,0<S^0. 010%, MoO. 50-0. 65%, Cu 0. 10-0. 35%, Cr 0. 20-0. 45%, Ni 1. 80-2. 60%、余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)；將生產(chǎn)上述成份焊絲所需的原料按照常規(guī)氣體保護(hù)焊焊絲冶煉工藝、按比例投入真空感應(yīng)爐或鋼水包內(nèi)，經(jīng)冶煉、制成盤(pán)條，拉拔至要求直徑后、再經(jīng)熱處理、清洗、鍍銅、 分卷即成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的XlOO管線(xiàn)鋼用氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲，其特征在于，所述焊絲成分及重量百分比含量為，C 0. 088%, Mn 1. 75%, Si 0. 514%, P 0. 010%, S 0. 005%, MoO. 561%, Cu 0. 25%, Cr 0. 27%, Ni 2. 293%、余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的XlOO管線(xiàn)鋼用氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲，其特征在于，所述焊絲成分及重量百分比含量為，C 0. 073%,Mn 1. 64%, Si 0. 484%, P 0. 007%, S 0. 003%,Mo 0. 518%, Cu 0. 33%, Cr 0. 259%, Ni 2. 119%、余量為!^e 及不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的XlOO管線(xiàn)鋼用氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲，其特征在于，所述焊絲成分及重量百分比含量為，C 0. 096%, Mn 1. 68%, Si 0. 472%, P 0. 009%, S 0. 004%, MoO. 510%, Cu 0. 257%, Cr 0. 329%, Ni 2. 019%、余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
該發(fā)明公開(kāi)了一種用于X100管線(xiàn)鋼生產(chǎn)的氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲。其成分按重量百分比計(jì)為C 0.06-0.12％、Mn 1.60-2.20％、Si 0.25-0.60％、0＜P≤0.015％、0＜S≤0.010％、Mo0.45-0.65％、Cu 0.10-0.35％、Cr 0.20-0.45％、Ni 1.80-2.60％、余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)并按照常規(guī)焊絲生產(chǎn)工藝制得。該發(fā)明通過(guò)各元素的綜合作用、焊縫成分與X100管線(xiàn)鋼體系中的成分、配比及綜合性能極為相近，焊縫具有優(yōu)良的機(jī)械、物理及力學(xué)性能，有較好的抗腐蝕性及較低的硬度等優(yōu)良性能；焊絲的熔敷金屬抗拉強(qiáng)度Rm≥800MPa，-10℃沖擊功Akv≥100J，而且焊接工藝性能好，焊縫強(qiáng)度及沖擊韌性穩(wěn)定等特點(diǎn)；因而特別適合用于X100管線(xiàn)鋼板的氣體保護(hù)焊接。
文檔編號(hào)B23K35/30GK102218621SQ20111013995
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者佘應(yīng)堂, 曾志超, 楊強(qiáng), 鄭海 申請(qǐng)人:四川大西洋焊接材料股份有限公司, 自貢大西洋焊絲制品有限公司