一種x80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲，由碳鋼鋼帶和金屬粉芯兩部分組成，金屬粉的配方由低碳錳鐵、硅鐵、鈦鐵、鎳粉、鉬鐵、硼鐵、鎂粉、氟化稀土及余量鐵粉組成。本發(fā)明的特點為采用Ni-Mo-Ti-B合金體系，用于X80低合金高強度管線鋼的根焊、填充及蓋面焊接，并且特別推薦用于打底焊，熔化速度快，熔敷效率高，可實現(xiàn)全位置焊接，擴散氫含量極低，KV2(-45℃)大于100J。
【專利說明】一種X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于氣保護用藥芯焊絲【技術領域】，尤其涉及X80低合金高強度管線鋼焊 接用金屬粉芯藥芯焊絲。

【背景技術】
[0002] 國內外輸氣管線都趨向于高強度鋼級、大口徑管道的方向發(fā)展。已經建設完工的 西氣東輸二線工程、中緬輸氣管線、以及目前正籌建的新粵浙管道工程等都將采用X80低 合金高強度管線鋼管。管道焊接施工中，第一層焊道--根焊道的焊接施工是至關重要的， 焊接效率直接影響整個工程進度，其焊接質量也是管道安全的首要保障。因此，根焊方法和 根焊材料的選擇決定整個工程效率和質量的技術關鍵。
[0003] 針對長輸管道根焊施工的具體情況而進行X80低合金高強度管線鋼的抗裂性研 究結果表明，擴散氫含量較高的纖維素型焊條的抗裂性較差，在現(xiàn)場的復雜惡劣環(huán)境施焊 過程中易產生焊接冷裂紋。為獲得高質量的焊接接頭，因此工藝文件明確提出要求在X80 低合金高強度長輸管線的環(huán)焊接頭根部焊接施工中，不準使用纖維素型焊條電弧焊的工 藝。低氫型焊條和實心焊絲具有較低擴散氫含量可滿足要求，但低氫型焊條生產效率低，實 心焊絲容易出現(xiàn)未融合、假熔等缺陷。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明要解決的問題是提供一種X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯 焊絲。采用Ni-Mo-Ti-B合金體系，不僅能滿足X80低合金高強度管線鋼力學性能，同時具 有良好的焊接工藝性能，提高生產效率，避免焊接缺陷的產生。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種X80低合金高強度管線鋼 焊接用金屬粉芯藥芯焊絲，由碳鋼鋼帶和金屬粉芯兩部分組成，所述金屬粉芯由如下重量 百分比的原料組成，
[0006] 優(yōu)選的，低碳錳鐵8?15%、硅鐵5?9%、鈦鐵1?3%、鎳粉8?12%、鑰鐵1? 3%、硼鐵4?8%、鎂粉2?5%、氟化稀土 1?4%、余量為鐵粉。
[0007] 優(yōu)選的，所述金屬粉芯由如下重量百分比的原料組成，低碳錳鐵8%、硅鐵5%、鈦 鐵1%、鎳粉8%、鑰鐵1%、硼鐵4%、鎂粉2%、氟化稀土 1%、鐵粉70%。
[0008] 優(yōu)選的，所述金屬粉芯由如下重量百分比的原料組成，低碳錳鐵15%、硅鐵9%、 鈦鐵3 %、鎳粉12 %、鑰鐵3 %、硼鐵8 %、鎂粉5 %、氟化稀土 4 %、鐵粉41 %。
[0009] 優(yōu)選的，所述金屬粉芯由如下重量百分比的原料組成，低碳錳鐵11. 5%、硅鐵 7 %、鈦鐵2 %、鎳粉10 %、鑰鐵2 %、硼鐵6 %、鎂粉3. 5 %、氟化稀土 2. 5 %、鐵粉55. 5 %。
[0010] 優(yōu)選的，所述氟化稀土中TREO彡83%，S彡0· 15, C彡0· 10, H2O彡0· 25。
[0011] 本發(fā)明的配方分析：
[0012] 本發(fā)明所述焊絲X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲，在焊絲的藥 粉配方設計時，滿足X80低合金高強度管線鋼力學性能要求的同時，還應具有良好的焊接 操作工藝性能，尤其在管道根焊時提高焊接效率及焊接質量。
[0013] 下面是關于組成本發(fā)明中金屬粉芯藥芯焊絲中藥粉作用及其含量范圍的說明。
[0014] 低碳錳鐵為主要脫氧劑，降低熔敷金屬的含氧量，并向焊縫中過渡C及Mn元素 ，Mn 提高焊縫強度的同時，還可提高焊縫的韌性，降低的韌脆轉變溫度。Mn/C比直接影響焊縫韌 脆轉變溫度，但Mn含量過高會加劇焊縫的中心偏析，Mn含量過低容易脫氧不足焊縫表面出 現(xiàn)壓坑、氣孔缺陷，考慮脫氧效果及工藝性能等因素設定低碳錳鐵含量。
[0015] 硅鐵為重要脫氧劑，向焊縫過渡Si元素，保證焊縫有良好的力學性能，調節(jié)鐵水 流動性，但含量不可控制太高，否則會惡化焊縫金屬的純凈度，裂紋敏感性提高。
[0016] 鈦鐵主要作用為脫氧劑，由于B元素極易被氧化和氮化，導致其有益作用難以發(fā) 揮，而Ti與0、N均有極高的親和力，焊絲中添加適量的Ti可以有效防止B的氧化和氮化， 但含量過高會導致電弧穩(wěn)定性降低。
[0017] 鎳粉是焊縫中重要的合金元素，可以降低焊縫的低溫轉變溫度，提高低溫沖擊韌 性。
[0018] 鑰鐵是焊縫中重要的合金元素，可提高焊縫金屬的強度。
[0019] 硼鐵焊縫中微合金化元素，B在奧氏體晶界偏聚可有效抑制先共析鐵素體的形核， 增大焊縫金屬中針狀鐵素體的比例，提高焊縫金屬的沖擊韌性，。
[0020] 鎂粉是強脫氧劑，同時可以降低熔滴的熔點，改善熔滴過渡方式及電弧穩(wěn)定性，提 高電弧穿透力，含量過高會形成較多熔渣影響焊縫表面質量。
[0021] 氟化稀土可細化晶粒，改善焊縫組織。
[0022] 優(yōu)選的，所述碳鋼鋼帶是厚度0. 9mm的SPCC冷軋低硫磷鋼帶。
[0023] 優(yōu)選的，所述金屬粉芯的質量占焊絲總質量的12?17%。
[0024] 本發(fā)明還提供了一種使用如上所述的藥芯焊絲進行焊接的方法，其特征在于：焊 接條件為保護氣體由體積含量為80%的Ar2和20%的CO2組成，電流260A，電壓28V。
[0025] 本發(fā)明也提供了一種如上所述的藥芯焊絲在X80低合金高強度管線鋼焊接中的 應用。
[0026] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：本發(fā)明一種X80低合金高強度管線鋼焊接用金 屬粉芯藥芯焊絲采用Ni-Mo-Ti-B合金體系，用于X80低合金高強度管線鋼的根焊、填充及 蓋面焊接，并且特別推薦用于打底焊，熔化速度快，熔敷效率高，可實現(xiàn)全位置焊接，減少焊 接缺陷的產生，擴散氫含量極低，KV 2(-45°C )大于100J。

【具體實施方式】
[0027] 下面結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
[0028] -種X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲，由碳鋼鋼帶和金屬粉芯 兩部分組成，使用〇. 9mm厚度SPCC冷軋低硫磷鋼帶，采用通用的藥芯焊絲生產工藝制造，所 述金屬粉芯的質量占焊絲總質量的12?17%。
[0029] 實施例一
[0030] 所述金屬粉芯中各組分的重量百分比為：低碳錳鐵8%、硅鐵5%、鈦鐵1%、鎳粉 8%、鑰鐵1 %、硼鐵4%、鎂粉2%、氟化稀土 1 %、鐵粉70%。
[0031] 所述金屬粉芯的質量占焊絲總質量的12%。
[0032] 金屬粉芯藥芯焊絲焊接條件：保護氣體為混合氣，體積含量為80%的Ar2和20% 的CO 2，電流260A，電壓28V。
[0033] 金屬粉芯藥芯焊絲熔敷金屬成分檢測，其重量百分比為：碳0.035%、錳0.71%、 硅0.16%、硫 0.007%、磷0.008%、鎳0.81%，鑰 0.065，鈦0.017，硼0.015，余量為鐵。
[0034] 金屬粉芯藥芯焊絲熔敷金屬力學性能：

【權利要求】
1. 一種X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲，由碳鋼鋼帶和金屬粉芯兩 部分組成，其特征在于：所述金屬粉芯由如下重量百分比的原料組成， 低碳錳鐵8?15 %、硅鐵5?9 %、鈦鐵1?3 %、鎳粉8?12 %、鑰鐵1?3 %、硼鐵 4?8%、鎂粉2?5%、氟化稀土 1?4%、余量為鐵粉。
2. 根據權利要求1所述的X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲，其特征 在于：所述金屬粉芯由如下重量百分比的原料組成，低碳錳鐵8%、硅鐵5%、鈦鐵1%、鎳粉 8%、鑰鐵1 %、硼鐵4%、鎂粉2%、氟化稀土 1 %、鐵粉70%。
3. 根據權利要求1所述的X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲，其特征 在于：所述金屬粉芯由如下重量百分比的原料組成，低碳錳鐵15%、硅鐵9%、鈦鐵3%、鎳 粉12 %、鑰鐵3 %、硼鐵8 %、鎂粉5 %、氟化稀土 4 %、鐵粉41 %。
4. 根據權利要求1所述的X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲，其特征 在于：所述金屬粉芯由如下重量百分比的原料組成，低碳錳鐵11. 5%、硅鐵7%、鈦鐵2%、 鎳粉10%、鑰鐵2%、硼鐵6%、鎂粉3. 5%、氟化稀土 2. 5%、鐵粉55. 5%。
5. 根據權利要求1?4所述的X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲，其 特征在于：所述氟化稀土中TREO彡83%，S彡0. 15, C彡0. 10, H20彡0. 25。
6. 根據權利要求5所述的X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲，其特征 在于：所述碳鋼鋼帶是厚度為〇. 9mm的SPCC冷軋低硫磷鋼帶。
7. 根據權利要求6所述的X80低合金高強度管線鋼焊接用金屬粉芯藥芯焊絲，其特征 在于：所述金屬粉芯的質量占焊絲總質量的12?17%。
8. -種使用如權利要求1?7任一項所述的藥芯焊絲進行焊接的方法，其特征在于： 焊接條件為保護氣體由體積含量為80%的Ar2和20%的C02組成，電流260A，電壓28V。
9. 如權利要求1?7任一項所述的藥芯焊絲在X80低合金高強度管線鋼焊接中的應 用。
【文檔編號】B23K35/30GK104259687SQ201410389287
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權日:2014年8月8日
【發(fā)明者】侯杰昌, 馬強 申請人:天津市永昌焊絲有限公司