專利名稱：：低碳微合金化埋弧焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于焊接材料。主要適用于埋弧焊，特別適用于油、氣輸送管線的鋼管的焊接。象油、氣輸送管線之類的管道(鋼管)，承受著油、氣的壓力和溫度及介質(zhì)的作用，同時(shí)還遭受所通過地帶的各種自然和人為因素的影響，在使用過程中，可能發(fā)生各種各樣的破斷或斷裂事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)，還會(huì)污染環(huán)境。為此，除從設(shè)計(jì)、施工和操作三方面防止上述事故外，合理地選材(包括母材及焊接材料)至關(guān)重要。近年來，對(duì)油、氣輸送管材的要求已向大口徑、高壓力方向發(fā)展。為此，對(duì)管材提出了高強(qiáng)度高韌性的要求，而且考慮到焊接工藝已是制管和施工的最主要工藝，幫要求管材必須具有良好的焊接性能;同時(shí)，還要求可采用大線能量、高速焊接;要求不預(yù)熱，不后熱，可以不開坡口，即要求母材稀釋率達(dá)60～70%時(shí)，焊縫韌性不降低;另外，還要求抗H2S腐蝕。近十幾年來，國際上開發(fā)了不少埋弧焊焊絲，如日本專利JP067205、JP143659、JP108883和中國專利CN89105436都是為不同用途提供的埋弧焊焊絲。上述專利所提及的埋弧焊焊絲，雖都在不同程度上焊接性能和強(qiáng)度性能滿足了使用要求，但它們的韌性都較低，特別是低溫韌性較低。本發(fā)明的目的在于提供一種高韌性的抗H2S腐蝕的廉價(jià)的埋弧焊焊絲。該焊絲主要用于油、氣輸送管線，制管和施工，可采用大線能量、高速焊接，而且可不開坡口，焊前不預(yù)熱，焊后不需熱處理，焊接工藝性能好。針對(duì)上述目的，本發(fā)明在焊絲化學(xué)成分的設(shè)計(jì)上采用了低碳高純微合金化的技術(shù)方案。焊絲的化學(xué)成分(重量%)如下C0.03～0.1%，Mn1.20～1.60%，Ti0.02～0.08%，B0.001～0.008%，Mo0.20～0.40%，S≤0.01%，P≤0.02%，Y0.2～0.4%，Si≤0.4，Cu≤0.5%，余為Fe。其中Y為冶煉時(shí)加入量。根據(jù)微合金化強(qiáng)韌化理論，為了同時(shí)提高焊縫金屬的強(qiáng)度和韌性，可通過控制和細(xì)化奧氏體原始晶粒及其分解后的二次晶粒來實(shí)現(xiàn)，利用少量的微合金化元素，來促使焊縫的晶粒細(xì)化，同時(shí)盡量降低C含量及有害氣體，提高焊縫的韌性。現(xiàn)將本發(fā)明化學(xué)成分的設(shè)計(jì)依據(jù)分述如下控制較低的碳含量是為了提高焊縫的韌性。降低C含量，還可降低P的偏析，提高焊縫抗氫致裂的能力。加入Mo、Mn的作用，在于通過固溶強(qiáng)化來提高焊縫的強(qiáng)度，Mo、Mn還有提高焊縫抗H2S腐蝕的能力。Ti與N具有極高的親和力，Ti與N結(jié)合，限制并降低自由N的含量，提高焊縫韌性。Ti還具有脫氧作用，保護(hù)B不被氧化和氮化。B、Mo元素能推遲奧氏體→鐵素體相轉(zhuǎn)變的溫度，促使晶粒內(nèi)針狀鐵素體的形成;B能在晶界聚焦，抑制先共析鐵素體和側(cè)板條鐵素體的形成。上述兩者均有利于提高焊縫的韌性。冶煉時(shí)加入Y的主要作用一是使S、P等夾雜物球化，并隨之與夾雜物一起熔入熔渣中，從而凈化焊絲金屬，提高焊縫的低溫韌性;二是加入Y除一部進(jìn)入熔渣中外，還有部分Y進(jìn)入焊縫金屬中，可降低焊縫金屬氫致冷裂紋敏感性。為此，本發(fā)明中，Y0.2～0.4%為冶煉時(shí)加入量。為了提高焊縫的抗H2S腐蝕的能力，從冶煉工藝考慮，采用鋼包Si-Ca粉處理，其目的一是降低S含量，從而降低MnS含量;二是球化和細(xì)化MnS夾雜，使之形狀變小變圓。兩者均能提高抗H2S腐蝕性能。采用本發(fā)明焊絲與燒結(jié)焊劑相配，進(jìn)行埋弧焊，所得焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度σb≥400MPa，低溫沖擊韌性-40℃CVN≥110J。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、其焊縫在不含Ni、Cr的情況下具有優(yōu)異的綜合性能，有較高的抗拉強(qiáng)度和良好的低溫沖擊韌性，以及優(yōu)良的抗H2S腐蝕能力。2、可采用大線能量、高速焊接，而且可不開坡口，焊前不預(yù)熱，焊后不后熱。3、可適用于單層或多層、單面或雙面多種工藝要求，以及各種板卷厚度。4、成本低。實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明所述的埋弧焊絲的化學(xué)成分，冶煉了五批焊絲，其具體的化學(xué)成分如表1所示。采用這五批焊絲與SJ101氟堿性燒結(jié)焊劑相匹配，對(duì)X70低碳鋼鋼板板卷進(jìn)行螺旋焊管施焊。焊后取樣，測定焊縫金屬的沖擊韌性，所得結(jié)果如表2所示。表1實(shí)施例焊絲的化學(xué)成分(重量%)＊注V為冶煉時(shí)的加入量。表2、實(shí)施例所得焊縫金屬?zèng)_擊韌性</tables>注試驗(yàn)用沖擊試樣為5×10×55，即為1/2標(biāo)準(zhǔn)樣，固所得結(jié)果乘2(根據(jù)APT標(biāo)準(zhǔn))。權(quán)利要求1.一種埋弧焊焊絲，其特征在于化學(xué)成分(重量%)為C0.03～0.1%，Mn1.20～1.60%，Ti0.02～0.08%，B0.001～0.008%，Mo0.20～0.40%，Y0.2～0.4%，余為Fe。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊絲，其特征在于化學(xué)成分中，Si≤0.4%，Cu≤0.5%，S≤0.01%，P≤0.02%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊絲，其特征在于Y0.2～0.4%為冶煉時(shí)的加入量。全文摘要本發(fā)明提供了一種低碳微合金化埋弧焊焊絲，其化學(xué)成分(重量％)為C0.03～0.1％，Mn1.20～1.60％，Ti0.02～0.08％，B0.001～0.008％，Mo0.20～0.40％，Y0.2～0.4％，余為Fe。本發(fā)明主要適用于油、氣輸送管線的制管和施工。它可以采用大線能量、高速焊接，可以焊前不預(yù)熱，焊后不加熱，適用單層或多層、單面或雙面多種工藝要求。焊縫金屬具有較高的強(qiáng)度和良好的低溫沖擊韌性。文檔編號(hào)B23K9/18GK1068528SQ9210562公開日1993年2月3日申請(qǐng)日期1992年7月14日優(yōu)先權(quán)日1992年7月14日發(fā)明者許祖澤,金時(shí)麟,姚錫仁,雷勝利,孟潤泉,彭云,黃錫鎬,賈理果申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院,寶雞石油鋼管廠,上海寶山鋼鐵總廠