一种管件焊缝及其制备方法与流程

本发明涉及合金制备
技术领域：
，尤其涉及一种管件焊缝及其制备方法。
背景技术：
：弯管及管件与长输管线的直管相比较，其外形更为复杂。因此，在制造过程中需要经过反复加热成型。同时，为了保证弯管和管件的整体性能，成型后还需要进行调质处理。因此，成品弯管及管件的组织性能相比原来的母管都发生了变化。为了保证调质之后的性能，弯管和管件母管设计的碳当量会比一般直管的碳当量高。但是弯管及管件所用焊接方式仍采用传统埋弧焊，所得到的焊缝组织也是最常见的针状铁素体组织。然而含有针状铁素体组织的焊缝经过调质处理后，针状铁素体演变为粒状贝氏体与粗大马奥岛，焊缝的韧性急剧恶化。因此，提供一种经调质处理后韧性不会恶化的焊缝至关重要。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种管件焊缝及其制备方法。本发明提供的焊缝经调制后韧性不会大幅度降低，仍保持较高的低温韧性。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种管件焊缝，包括以下质量百分含量的组分：c0.04～0.07％，si0.10～0.50％，mn1.0～1.5％，ni3.0～4.0％，mo≤0.2％，cu0.04～0.15％，s≤0.01％，p≤0.01％，余量为fe；所述焊缝包括回火索氏体和残余奥氏体。本发明还提供了上述技术方案所述管件焊缝的制备方法，包括以下步骤：(1)将焊丝利用埋弧焊方式，焊接母管，得到焊接母管；(2)所述步骤(1)得到的焊接母管依次经淬火和回火，得到所述焊缝。优选地，所述母管包括以下重量含量的成分：c0.03～0.05％，si0.3～0.4％，mn0.5～0.7％，ni3.0～4.0％，mo0.2～0.3％，cr0.5～1.0％，cu0.05～0.07％，s≤0.01％，p≤0.01％，余量的铁。优选地，所述淬火的温度为910～930℃。优选地，所述淬火的保温时间为30～50min。优选地，所述回火的温度为570～680℃。优选地，所述回火的保温时间为60～120min。本发明提供了一种管件焊缝，包括以下质量百分含量的组分：c0.04～0.07％，si0.10～0.50％，mn1.0～1.5％，ni3.0～4.0％，mo≤0.2％，cu0.04～0.15％，s≤0.01％，p≤0.01％，余量为fe；所述焊缝包括回火索氏体和残余奥氏体。本发明通过控制焊缝中各合金元素的含量，使焊缝内形成了韧性优异的回火索氏体+残余奥氏体。同时，c、mn和ni元素降低了焊缝韧脆转变温度，使得焊缝在极低温服役环境下仍能保证稳定的低温韧性。从实施例可以看出：焊缝抗拉强度为760～810mpa，在-60℃下的低温冲击值akv为77～85j。附图说明图1为实施例1焊缝放大2000倍和5000倍的扫描电镜谱图；图2为实施例2焊缝放大2000倍和5000倍的扫描电镜谱图。具体实施方式本发明提供了一种管件焊缝，包括以下质量百分含量的组分：c0.04～0.07％，si0.10～0.50％，mn1.0～1.5％，ni3.0～4.0％，mo≤0.2％，cu0.04～0.15％，s≤0.01％，p≤0.01％，余量为fe；所述焊缝包括回火索氏体和残余奥氏体。本发明提供的管件焊缝包括质量百分含量为0.04～0.07％的c，优选为0.045～0.065％，更优选为0.05～0.06％。在本发明中，c能够提升焊缝的抗拉强度与屈服强度；通过控制其含量为0.04～0.07％，使焊缝具有优异的焊接性与韧性。本发明提供的管件焊缝包括质量百分含量为0.10～0.50％的si，优选为0.20～0.45％，更优选为0.30～0.40％。在本发明中，si能显著提高焊缝的弹性极限、屈服点和抗拉强度；同时还能避免马奥岛的析出，保证焊缝具有稳定焊接性能及韧性。本发明提供的管件焊缝包括质量百分含量为1.0～1.5％的mn，优选为1.1～1.4％，1.2～1.3％。在本发明中，所述mn能够提高焊缝的屈服强度和抗拉强度；同时通过控制晶界偏析程度，保证焊缝的导热性能和焊接性。本发明提供的管件焊缝包括质量百分含量为3.0～4.0％的ni，优选为3.2～3.8％，更优选为3.5～3.6％。在本发明中，ni与γ-fe无限互溶，通过扩大γ相区，起到细化晶粒的作用，进而提高焊缝的强度和低温韧性。另外，还能保证熔融态焊缝的流动性，保证焊缝的基本性能。本发明提供的管件焊缝包括质量百分含量为≤0.2％的mo，优选为≤0.1％。在本发明中，所述mo能够提高焊缝的淬透性和强韧性，同时降低回火脆性，保证了焊缝的韧性。本发明提供的管件焊缝包括质量百分含量为0.04～0.15％的cu，优选为0.05～0.12％，更优选为0.08～0.10％。在本发明中，铜能够提高焊缝强度和韧性；同时，还能避免热脆性的发生，保证焊缝的塑性。本发明提供的管件焊缝包括质量百分含量为≤0.01％的s；本发明提供的管件焊缝包括质量百分含量为≤0.01％的p。在本发明中，所述p和s为焊缝中的有害元素，严格控制它们的元素含量≤0.01％，能够保证焊缝具有优异的综合性能。在本发明中，通过控制焊缝中各合金元素的含量，在焊缝中形成了回火索氏体+残余奥氏体。经后续调质处理，也不会使焊缝的内部结构恶化。本发明还提供了上述技术方案所述管件焊缝的制备方法，包括以下步骤：(1)将焊丝利用埋弧焊方式，焊接母管，得到焊接母管；(2)所述步骤(1)得到的焊接母管依次经淬火和回火，得到所述焊缝。本发明将焊丝利用埋弧焊方式，焊接母管，得到焊接母管。在本发明中，所述母管优选包括以下重量含量的成分：c0.03～0.05％，si0.3～0.4％，mn0.5～0.7％，ni3.0～4.0％，mo0.2～0.3％，cr0.5～1.0％，cu0.05～0.07％，s≤0.01％，p≤0.01％，余量的铁；更优选包括c0.035～0.045％，si0.32～0.38％，mn0.55～0.65％，ni3.2～3.8％，mo0.22～0.28％，cr0.6～0.9％，cu0.055～0.065％，s≤0.01％，p≤0.01％，余量的铁；最优选包括c0.04％，si0.34～0.36％，mn0.6％，ni3.5％，mo0.24～0.26％，cr0.7～0.8％，cu0.06％，s≤0.01％，p≤0.01％，余量的铁。本发明对所述焊丝和埋弧焊条件没有特殊的限定，只要能得到上述元素组成的焊缝即可。在本发明的具体实施方式中，当母管包括以下重量含量的成分时：c0.03％，si0.3％，mn0.5％，ni3.4％，mo0.2％，cr0.5％，cu0.05％，s0.008％，p0.008％，余量的铁时；焊丝组成为c0.07％，si0.5％，mn1.4％，ni3.0％，mo0.001％，cu0.1％，s0.005％，p0.005％，余量为铁；配合焊剂sj101，埋弧焊参数为：焊接电流500a，焊接电压29v，焊接速度25±1.5cm/min，层间温度150±15℃；当母管包括以下重量含量的成分时：c0.05％，si0.4％，mn0.7％，ni3.7％，mo0.3％，cr1.0％，cu0.07％，s0.01％，p0.01％，余量的铁；焊丝组成为c0.07％，si0.6％，mn1.5％，ni3.2％，mo0.01％，cu0.08％，s0.005％，p0.005％，余量为铁，配合焊剂sj102，埋弧焊参数为：焊接电流500a，焊接电压29v，焊接速度25±1.5cm/min，层间温度150±15℃。焊接母管后，本发明将焊接母管依次经淬火和回火，得到所述焊缝。在本发明中，所述淬火的温度为910～930℃，优选为915～925℃，更优选为920℃。在本发明中，所述淬火的保温时间优选为30～50min，更优选为35～45min，最优选为40min。在本发明中，所述回火的温度优选为570～680℃，更优选为600～660℃，最优选为620～650℃。在本发明中，所述回火的保温时间优选为60～120min，更优选为70～110min，最优选为80～100min。在本发明中，淬火能够将焊缝完全淬透，将焊缝调质为韧性优异的回火索氏体-残余奥氏体双相。在本发明中，如果需要制备弯管，优选将管件焊缝在加热的条件性进行弯制，得到弯管；然后对弯管进行淬火和回火。在本发明中，所述加热的温度优选为1050～1080℃，更优选为1055～1075℃，最优选为1060～1070℃。下面结合实施例对本发明提供的管件焊缝及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例1(1)将元素组成为c0.07％，si0.5％，mn1.4％，ni3.0％，mo0.001％，cu0.1％，s0.005％，p0.005％，余量为铁的焊丝在焊剂sj101的作用下，利用埋弧焊(埋弧焊参数为：焊接电流500a，焊接电压29v，焊接速度25cm/min，层间温度150～160℃)，焊接元素组成为c0.03％，si0.3％，mn0.5％，ni3.4％，mo0.2％，cr0.5％，cu0.05％，s0.008％，p0.008％，余量为铁的母管，得到焊接母管；(2)所述步骤(1)得到的焊接母管于1050℃下进行弯制，得到弯管；将弯管于920℃淬火保温40min，然后于600℃回火保温2h，得到所述焊缝。采用能谱仪分析最终焊缝的元素组成，结果如表1所示；与步骤(1)得到的焊接母管的焊缝组成没有太大的差别。表1实施例1中焊缝的元素组成元素csimnnimocuspfe含量(wt％)0.0680.481.373.05<0.010.086<0.01<0.01余量采用扫描电镜观察焊缝的微观结构，结果如图1所示，图1中a为放大2000倍的图谱，b为放大5000倍的图谱。从图1可以看出：该成分的主要组织为回火索氏体。采用gb/t228.1-2010检测焊缝的力学性能，测试结果为：抗抗拉强度为810mpa，-60℃冲击平均值为77j。实施例2(1)将元素组成为c0.07％，si0.6％，mn1.5％，ni3.2％，mo0.01％，cu0.08％，s0.005％，p0.005％，余量为铁的焊丝在焊剂sj102的作用下，利用埋弧焊(埋弧焊参数为：焊接电流500a，焊接电压29v，焊接速度25cm/min，层间温度150～160℃)，焊接元素组成为c0.05％，si0.4％，mn0.7％，ni3.7％，mo0.3％，cr1.0％，cu0.07％，s0.01％，p0.01％，余量为铁的母管，得到焊接母管；(2)所述步骤(1)得到的焊接母管于1050℃下进行弯制，得到弯管；将弯管于920℃淬火保温40min，然后于640℃回火保温2h，得到焊缝。采用能谱仪分析焊缝的元素组成，结果如表2所示；表2实施例2中焊缝的元素组成元素csimnnimocuspfe含量(wt％)0.050.511.413.3<0.010.086<0.01<0.01余量采用扫描电镜观察焊缝的微观结构，结果如图1所示，图1中a为放大2000倍的图谱，b为放大5000倍的图谱。从图2可以看出：该成分的主要组织为回火索氏体。采用gb/t228.1-2010检测焊缝的力学性能，测试结果为：抗抗拉强度为760mpa，-60℃冲击平均值为85j。本发明通过控制焊缝中各合金元素的含量，使焊缝内形成了韧性优异的回火索氏体+残余奥氏体。同时，c、mn、ni元素降低了焊缝韧脆转变温度，使得焊缝在极低温服役环境下仍能保证稳定的低温韧性。从实施例可以看出：焊缝抗拉强度为760～810mpa，焊缝-60℃低温冲击值akv为77～85j。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12