专利名称：X80等级钢油、气输送管气体保护焊用焊丝的制作方法
技术领域：
本发明属于金属材料焊接用焊丝，特别是一种用于焊接生产X80等级钢油、气输送管气体保护焊焊丝。采用该焊丝焊接成管道(体)后焊缝具有与管道本体相近的高强度、高韧性、较好的抗腐蚀性及较低的硬度等优良性能。
背景技术：
管道输送是长距离运输石油、天然气最理想的运输方式，具有经济、安全、高效、节能、不间断，以及对环境破坏程度小等显著特点。因而，世界各国高度重视管道输送技术的发展，许多国家不惜花费大量财力和物力，大力发展管道运输业。管道运输已成为继公路、铁路、水路和航空运输之后的第五大运输业。
管道线建设的发展趋势是向长距离、高压力、大口径发展，使其强度要求越来越高；另外，由于从油气产地到消费地往往长达数千公里，沿途地质条件复杂、气候多变，对管线钢韧性也提出越来越高的要求。随着现代科技的发展，管线钢级别由X56、X60、X65发展到X70、X80。目前，国外管线建设普遍采用X70钢级管线钢，部分长距离管线建设开始采用X80管线钢，但全世界累计长度仅为1750km。而国内西气东输二线天然气管道干线全长约4800km，目前该工程干线所需的X80级、Φ1219×18.4mm螺旋埋弧焊管和X80级、Φ1219×22、26.4、33mm直缝埋弧焊管生产所需的气体保护焊焊丝，焊接成管道后焊缝的性能却难以与X80管材的性能更好地匹配。X80管线钢是一种低合金高强度钢，具有高强度、高的韧性和较好的抗腐蚀性能，其主要化学成分包括Fe、C、Mn、Si，另外还含有0.30％左右的Cr，0.023～0.046％的Ti+V和Mo等微量合金元素以及P、S、N、H和O等有害元素，碳当量Ceq大致在0.43左右。在专利号为200810052501，发明名称为《X80钢级管线钢用气体保护焊实芯焊丝》的专利文献中，公开了一种重量百分比成份为C 0.04-0.08％，Mn 1.40-2.0％，Si 0.40-0.70％，0<P≤0.015％，0<S≤0.015％，Mo 0.25-0.45％，Ni 0.80-1.0％，Cu 0.08-0.20％，Ti 0.03-0.06％，其余为Fe及不可避免的杂质的气保护焊焊丝，该焊丝成份中由于缺了Cr元素，Ti元素的含量又不足，因而焊缝的抗氧化和抗腐蚀性能要较X80等级钢差、韧性偏低而硬度较高，焊缝与X80管体的性能匹配性较差等缺陷。
发明内容
本发明的目的是研究设计一种X80等级钢油、气输送管气体保护焊用焊丝，以达到焊接成管道后焊缝的性能与X80管材的性能更理想地匹配，使焊缝具有与管道本体相近的高强度、高韧性、较好的抗腐蚀性及较低的硬度等优良性能，以提高管道运输的安全性、延长管道输送的寿命、降低管道运输线维护保养的工作量等目的。
本发明的解决方案是针对背景技术存在的缺陷，在背景技术基础上增加了可有效提高焊缝的抗氧化性和抗腐蚀性的Cr元素，成倍的提高Ti元素的含量、同时增加可与Ti综合作用形成Ti(CN)、Ti2O3和BN夹杂物颗粒，作为针状铁素体形核质点、促进针状铁素体的形成的B(硼)元素，以进一步提高焊缝金属的冲击韧性、降低其硬碎性；本发明即以此实现其发明目的。因此本发明焊丝的成份及各成份的重量百分比为C 0.08-0.12％、Mn 1.40-2.0％、Si 0.30-0.70％、0<P≤0.015％、0<S≤0.015％、Mo 0.20-0.40％、Cu 0.10-0.35％、Ti 0.10-0.2％、Cr 0.15-0.40％、Ni 0.65-0.90％、B 0.004-0.008％、Fe 94.9-97.0％、余量为杂质；将生产上述成份焊丝所需的原料按照常规气体保护焊焊丝冶炼工艺、按比例投入真空感应炉或钢水包内，经冶炼、制成盘条，拉拔、热处理、拉拔至要求直径后，再经清洗、镀铜、分卷即成。
本发明由于在背景技术基础上增加Cr元素及B元素，并成倍的提高Ti元素的含量，有效提高焊缝的抗氧化性、抗腐蚀性、冲击韧性、降低硬碎性，从而使焊缝具有与管道本体相近的高强度、高韧性、较好的抗腐蚀性及较低的硬度等优良性能。本发明焊丝用于焊接X80等级管线钢，其焊缝的性能为抗拉强度665-750Mpa，屈服强度555-680Mpa，伸长率20-29％，焊缝的硬度为205-236HV10，焊缝的夏比冲击功为Akv(-10℃)＝230-262J、剪切面积为66-73；热影响区的夏比冲击功为Akv(-10℃)＝224-268J、剪切面积为75-83，其性能大大优于X80管线钢对焊缝要求的技术指标，可有效提高管道运输的安全性、延长管道输送的寿命、降低管道运输线维护保养的工作量等特点。
具体实施例方式 以焊接直径为Φ1219mm，壁厚分别为22mm、26.4mm及33mm的X80等级钢管焊丝为例将所需原料按比例投入真空感应炉内，按照常规气体保护焊焊丝冶炼工艺冶炼后制成盘条，经拉拔、热处理、拉拔至直径Φ1.5mm后，再经清洗、镀铜、分卷得化学成份(按重量百分比计)为C 0.10％、Mn 1.57％、Si 0.56％、S 0.004％、P 0.010％、Cr 0.22％、Ni 0.80％、Mo 0.22％、Cu 0.14％、Ti 0.13％、B 0.006％、Fe 96.2％、余量为杂质的焊丝。该焊丝经对不同厚度、成份有一定差别的X80等级钢管进行分组直缝埋弧焊焊接实验 实验一该实施方式所生产的焊丝对Φ1219×22mm的X80等级钢管进行5组直缝埋弧焊焊接实验，经检测焊缝的性能为抗拉强度670-700Mpa，屈服强度555-680Mpa，伸长率20-24％，焊缝的硬度为215-236HV10，焊缝的夏比冲击功为Akv(-10℃)＝230-250J、剪切面积为65-72；热影响区的夏比冲击功为Akv(-10℃)＝224-268J、剪切面积为76-83，其性能大大优于X80管线钢的技术指标。弯曲试验亦均合格(弯曲角度为180°，弯曲直径为壁厚的六倍)。
该实验用X80等级钢的化学成份为C 0.06％、Mn 1.72％、Si 0.20％、Cr 0.30％、Nb 0.09％、Ni+Cu0.37％、V+Ti0.01％、S 0.003％、P 0.005％、N 0.003％、余量为Fe及微量的杂质。
实验二经5组Φ1219×26.4mm的管体直缝埋弧焊焊接实验，检测焊缝的性能为抗拉强度665-710Mpa，屈服强度55-615Mpa，伸长率22-25％，焊缝的硬度为205-228HV10，焊缝的夏比冲击功为Akv(-10℃)＝238-262J、剪切面积为66-73；热影响区的夏比冲击功为Akv(-10℃)＝226-254J、剪切面积为75-83，其性能大大优于X80管线钢的技术指标。弯曲试验亦均合格(弯曲角度为180°，弯曲直径为壁厚的六倍)。
该实验用X80等级钢的化学成份为::C 0.05％、Mn 1.78％、Si 0.20％、Cr 0.30％、Nb 0.010％、Ni+Cu0.37％、V+Ti0.01％、S 0.003％、P 0.005％、N 0.003％、余量为Fe及微量的杂质。
实验三经5组Φ1219×33mm的管体进行直缝埋弧焊焊接实验，检测焊缝的性能为抗拉强度680-750Mpa，屈服强度590-680Mpa，伸长率26-29％，焊缝的硬度为215-236HV10，焊缝的夏比冲击功为Akv(-10℃)＝238-262J、剪切面积为66-73；热影响区的夏比冲击功为Akv(-10℃)＝226-254J、剪切面积为75-83，其性能大大优于X80管线钢的技术指标。弯曲试验亦均合格(弯曲角度为180°，弯曲直径为壁厚的六倍)。
该实验用X80等级钢的化学成份为C 0.04％、Mn 1.76％、Si 0.20％、Cr 0.30％、Nb 0.01％、Ni+Cu0.37％、V+Ti0.10％、S 0.003％、P 0.005％、N 0.003％、余量为Fe及微量的杂质。
上述各实验其性能均大大优于X80管线钢对焊缝要求的技术指标，且焊缝性能与管道本体更为相近等。
权利要求
1.一种X80等级钢油、气输送管气体保护焊用焊丝，其特征在于以重量百分比计焊丝的成份为C 0.08-0.12％、Mn 1.40-2.0％、Si 0.30-0.70％、0<P≤0.015％、0<S≤0.015％、Mo 0.20-0.40％、Cu 0.10-0.35％、Ti 0.10-0.2％、Cr 0.15-0.40％、Ni 0.65-0.90％、B0.004-0.008％、Fe 94.9-97.0％、余量为杂质；将生产上述成份焊丝所需的原料按照常规气体保护焊焊丝冶炼工艺、按比例投入真空感应炉或钢水包内，经冶炼、制成盘条、拉拔、热处理、拉拔至要求直径后，再经清洗、镀铜、分卷即成。
全文摘要
本发明公开了一种用于生产X80等级钢油、气输送管用气体保护焊焊丝。其化学成分(按重量百分比计)为C 0.08-0.12％、Mn 1.40-2.0％、Si 0.30-0.70％、0＜P≤0.015％、0＜S≤0.015％、Mo 0.20-0.40％、Cu 0.10-0.35％、Ti 0.10-0.2％、Cr 0.15-0.40％、Ni 0.65-0.90％、B 0.004-0.008％、Fe 94.9-97.0％、余量为杂质；按照常规气体保护焊焊丝生产工艺制得。用于生产的管道其焊缝性能为抗拉强度665-750MPa，屈服强度555-680MPa，伸长率20-29％，硬度为205-236HV10，夏比冲击功为Akv(-10℃)＝230-262J、剪切面积为66-73；热影响区的夏比冲击功为Akv(-10℃)＝224-268J、剪切面积为75-83，性能大大优于X80级管线钢对焊缝性能要求的要求，具有与管道本体相近的高强度、高韧性、较好的抗腐蚀性及较低的硬度等优良性能，可有效提高管道运输的安全性、延长管道输送的寿命等特点。
文档编号B23K9/16GK101362263SQ20081004610
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月19日 优先权日2008年9月19日
发明者佘应堂, 海 郑, 强 杨, 旭 王, 李延丰, 李志华 申请人:四川大西洋焊接材料股份有限公司, 华北石油钢管厂