專利名稱：：管線鋼用高韌性埋弧焊絲的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種高韌性埋弧焊絲，屬于焊接材料領域，該焊絲與焊劑SJ101配合埋弧焊接時，焊縫金屬抗拉強度為550700Mpa，-4(TC沖擊功AkV^90J，適合于500700Mpa級低合金高強鋼和APIX60X70級管線鋼板的埋弧焊接。
背景技術：
：石油、天然氣輸送管道承受油、氣的壓力及介質(zhì)的復雜作用，由于其輸送距離長，地質(zhì)條件復雜，環(huán)境條件比較惡劣，或者穿越人口集中的城市，在使用過程中有可能發(fā)生各種各樣的斷裂事故，造成嚴重的經(jīng)濟損失，對人身安全和環(huán)境構成嚴重威脅，因而對管線管道的安全性要求日益增高。管道的安全性除了從設計、施工、使用方面考慮外，其對其焊縫低溫韌性要求也日益嚴格。近年來，國際上出現(xiàn)了不少埋弧焊絲，如日本專利JP067205、JP143659、JP108883和中國專利CN1025165C等，上述專利埋弧焊絲，在不同程度上滿足了焊接性和強度韌性的要求，但是其韌性一般比較低、特別是低溫韌性較低。不適合窄間隙埋弧悍接、大線能量埋弧焊接、多層多道焊接。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，在于提供一種低溫韌性良好的，抗氫致裂紋和抗腐蝕性能優(yōu)異的管線鋼用高韌性埋弧焊絲，適合于窄間隙埋弧焊和大線能量高效焊接。本發(fā)明涉及一種管線鋼用高韌性埋弧焊絲，其化學成分按重量％含有C0.040.09、Mnl.41.9、Si0.10.2、Mo0.10.3、Ti0.070.15、B0扁50駕、Zr0.0020細、Cu《0.35、S《0.010K0.012，余量為Fe。其中C、Mn、Si、Mo、Cu等元素可以提高焊縫金屬的淬透性，抑制先共析鐵素體的形成，促進針狀鐵素體形成。上述合金系在一定的比例范圍內(nèi)，可以降低針狀鐵素體的轉變溫度，使得在較低溫度下轉變的針狀鐵素體具有較高的位錯密度，從而使焊縫金屬具有良好的強韌比。在焊縫中合金元素Mn、Mo以固溶為主，使焊縫具有強韌的基體。Mn、Mo還有提高焊縫抵抗H2S腐蝕的能力。Si、Mn同時存在時有脫氧作用，隨Si元素含量增加，可使連續(xù)冷卻時的相變溫度逐漸降低，組織細化。由于焊劑及鋼板母材中含有較高的Si，因而在焊接過程中增Si現(xiàn)象比較普遍，因而控制Si含量0.10.2%。Mo、B元素推遲鐵素體轉變溫度，促進晶粒內(nèi)針狀鐵素體的形成，B在晶界聚集，抑制先共析鐵素體和側板條鐵素體的形成，從而提高焊縫的韌性。Ti在焊絲中具有脫氧作用，殘余的Ti在焊縫中形成的氮化物，可作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點，從而細化晶粒，提高韌性。焊絲表面鍍銅，能防銹，增強焊接過程的導電性和送絲穩(wěn)定性，銅在焊接過程中會過渡到焊縫中。當Cu含量小于0.5%時，以固溶硬化方式起強化作用，并降低針狀鐵素體轉變溫度，利于獲得高密度位錯的針狀鐵素體，確定焊絲01含量為《0.35%。S、P元素對焊縫金屬低溫韌性有危害作用，應盡量降低，因而焊絲中控制S《0.008、P《0.012?？傊?，本發(fā)明通過在焊絲中添加Ti、B、Mo擴大針狀鐵素體的轉變區(qū)域、獲得穩(wěn)定的針狀鐵素體并取得微合金化效果；Si、Mn聯(lián)合脫氧，使得焊縫金屬獲得合適的氧含量；加入Cu獲得高密度位錯的細針狀鐵素體；降低P、S及其它雜質(zhì)的含量。本發(fā)明焊絲確定化學成分O):C0.040.09、Mnl.51.9、Si0.10.2、Mo0.10.3、Ti0.070.15、B0扁50扁、ZrO皿0遍、Cu《0.35、S《0扁、P《0.012，余量為Fe。從而使焊縫金屬獲得合適的合金體系，具有優(yōu)異的強韌性匹配。本發(fā)明具有以下優(yōu)點-1.本發(fā)明焊絲焊接工藝性能穩(wěn)定，焊縫金屬具有優(yōu)良的綜合性能，具有較高的抗拉強度和低溫沖擊韌性，具有優(yōu)良的抗裂性能。2.本發(fā)明焊絲可用于單層焊接或多層焊接、單面焊接或多面焊接工藝，適合于厚板焊接和窄間隙焊接，更適合管線鋼的多絲埋弧焊接。3.本發(fā)明焊絲對焊接線能量以及坡口形式適應性強，是大型鋼結構焊接的理想材料。4.本發(fā)明焊絲質(zhì)量穩(wěn)定，該焊絲與SJ101焊劑匹配埋弧焊接時，焊縫金屬抗拉強度為550700Mpa，-40°(3沖擊功AkV^90J，適合于500700Mpa級低合金高強鋼和APIX60X70級管線鋼板的埋弧焊接。滿足煤礦機械、高層建筑、石油管線、壓力容器、跨海大橋、軍工軍艦等大型、重要結構的低合金高強鋼的焊接。具體實施例實施例1:采用鐵水脫硫—轉爐冶煉—LF爐精煉—160mm2方坯鑄機全保護澆注。煉鋼選用低硫鐵水，鐵水硫含量較高時進行鐵水脫硫扒渣，冶煉按技術操作規(guī)程及有關操作要點進行煉鋼工序操作，組織生產(chǎn)時盡量安排頂?shù)讖痛缔D爐吹煉，并保證復吹效果，嚴格控制煉鋼終點成分、出鋼溫度、下渣量等參數(shù)。將160mm2方坯熱軋成①5.5mm盤條，經(jīng)過去除表面氧化皮、拔絲、鍍銅處理，制成①4mm焊絲，焊絲的化學成分(按重量％):C0.05、Mnl.65、Si0.15、Mo0.15、Ti0.14、B0細9、Zr0.003、Cu0.20、S0扁、P0據(jù)，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。該焊絲與焊劑SJ101配合埋弧焊接，按照國家標準GB/T5293-1999"埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑"的試驗方法進行熔敷金屬性能試驗，焊接熱輸入24.9kJ/cm,結果如表所示。焊縫金屬的力學性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例2:按照實施例l所述方法，制成①4.0mm、①3.2mm焊絲，焊絲的化學成分(按重量％):C0.09、Mnl.80、Si0.20、Mo0.30、TiO.lO、B0觀5、ZrO扁、Cu0.25、SO細、P0.009,余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。母材為8.8mm厚X70管線鋼，焊劑為SJIOI。內(nèi)焊用單絲工藝，熱輸入30KJ/cm，外焊采用了雙絲工藝，熱輸入45KJ/cm，焊后接頭的力學性能見表。與X70管線鋼焊接性倉l拉伸性能AkA備注-20°C-40°CMPaMPa%斷在母材110,121,14995，95,1055956902212798實施例3:按照實施例l所述方法，制成03.2mm焊絲，焊絲的化學成分(按重量％):C0.07、Mnl.60、Si0.18、Mo0.30、Ti0.15、B0.003、Zr0.008、Cu0.35、S0.003、P0.006,余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。進行焊絲與低碳貝氏體橋梁鋼焊接試驗。母材的化學成分和力學性能見表。貝氏體橋梁鋼母材的化學成分<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>該焊絲與焊劑SJ101配合，采用單絲埋弧自動焊進行了低碳貝氏體橋梁鋼埋弧自動焊試驗，根據(jù)母材的厚度焊接熱輸入為4550KJ/cm。焊后進行了超聲波探傷，探傷結果顯示焊接質(zhì)量達到II級質(zhì)量。焊后試樣力學性能如表。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>上述實施例說明，本發(fā)明焊絲焊接適應性強，焊縫金屬性能優(yōu)異，適合于500700Mpa級低合金高強鋼和APIX60X70級管線鋼板的埋弧焊接。權利要求1、一種管線鋼用高韌性埋弧焊絲，其化學成分按重量％含有C0.04～0.09、Mn1.4～1.9、Si0.1～0.2、Mo0.1～0.3、Ti0.07～0.15、B0.0005～0.003、Zr0.002～0.008、Cu≤0.35、S≤0.010、P≤0.012，余量為Fe。全文摘要本發(fā)明涉及一種管線鋼用高韌性埋弧焊絲，適應于高壓油、氣輸送管線用APIX60～X70級管線鋼的埋弧焊接，也適用于壓力容器用鋼、橋梁用鋼的埋弧焊接。其化學成分按重量％含有C0.04～0.09、Mn1.4～1.9、Si0.1～0.2、Mo0.1～0.3、Ti0.07～0.15、B0.0005～0.003、Zr0.002～0.008、Cu≤0.35、S≤0.010、P≤0.012，余量為Fe。該焊絲與焊劑SJ101匹配埋弧焊接時，焊縫金屬抗拉強度為550～700MPa，-40℃沖擊功A_kV≥90J，適合于500～700MPa級低合金高強鋼和APIX60～X70級管線鋼的埋弧焊接。文檔編號B23K35/30GK101462207SQ200710303639公開日2009年6月24日申請日期2007年12月21日優(yōu)先權日2007年12月21日發(fā)明者張永強,張飛虎,董現(xiàn)春,利邱,郭占山,濤陳,陳延清,鞠建斌申請人:首鋼總公司