專利名稱：一種高強(qiáng)度管線鋼埋弧焊用焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種管線鋼埋弧焊用焊絲。
在現(xiàn)有技術(shù)中，隨著我國(guó)低合金高強(qiáng)鋼的迅速發(fā)展，特別是管線鋼的厚壁化以及低溫服役環(huán)境，對(duì)鋼材的性能提出了更高的要求。為了結(jié)構(gòu)的完整性，不僅要求熱影響區(qū)有很高的韌性，焊縫金屬同樣也需要很高的韌性。對(duì)于高寒和腐蝕服役環(huán)境以及海底工作的管線，不僅要求通常溫度下的韌性，還要求低溫下仍保持有很好的韌性。
目前，雖然有在低溫下保持優(yōu)良低溫韌性的埋弧焊絲，但是這些焊絲并不能滿足高強(qiáng)度管線鋼的強(qiáng)度要求。比如中國(guó)專利CN1068528A、CN1200317以及CN1077152公開了三種埋弧焊絲，其中CN1068528A埋弧焊絲的屈服強(qiáng)度不足400MPA，CN1077152的屈服強(qiáng)度不足500MPa，而且CN1200317和CN1077152兩項(xiàng)專利中埋弧焊絲的C含量偏高，不符合低合金高強(qiáng)鋼中隨著鋼級(jí)的提高，C含量下降的趨勢(shì)。為了保證焊縫性能與母材匹配，要求焊縫金屬不僅有很高的強(qiáng)度，也應(yīng)具有良好的低溫韌性。因此，有必要研制一種具有較高強(qiáng)度并保持低溫韌性的焊接材料。
本發(fā)明的目的在于提供一種能滿足對(duì)焊縫金屬?gòu)?qiáng)度要求的同時(shí)保持低溫韌性的高強(qiáng)度管線鋼焊接用埋弧焊用焊絲。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是其化學(xué)成分(質(zhì)量％)為C 0.01～0.08％，Mn 1.4～2.4％，Si 0.10～0.40％，Mo 0.10～0.60％，Ti 0～0.40％，B 0～0.010％，Ni 0.10～2.0％，Cu 0.10～0.50％，Zr 0～0.40％，S≤0.01％，P≤0.02％，余為Fe；Zr 0～0.40％，為冶煉時(shí)的加入量；所述焊絲與高堿度燒結(jié)焊劑SJ101或SJ102匹配。
具體化學(xué)成分(質(zhì)量％)為C 0.01～0.08％，Mn 1.4～2.4％，Si 0.10～0.40％，Mo 0.10～0.60％，Ti 0～0.40％，B 0～0.010％，Ni 0.10～2.0％，Cu0.10～0.50％，Zr 0～0.40％，S≤0.01％，P≤0.02％，余為Fe。
本發(fā)明與高堿度燒結(jié)焊劑SJ101或SJ102匹配，以保證焊縫金屬具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的低溫韌性。
本發(fā)明化學(xué)成分的設(shè)計(jì)原理如下(1)C盡管C是保證強(qiáng)度的重要元素，但是在高強(qiáng)鋼中C亦是致脆元素，因而影響韌性?；谶@種考慮，盡量降低焊絲中的C含量，同時(shí)增加Mn、Mo、Ni的含量來(lái)補(bǔ)償C降低所損失的強(qiáng)度；(2)MnMn是奧氏體穩(wěn)定元素，隨Mn含量的增加，增加了焊縫的非均勻形核，形成大量的形核點(diǎn)，導(dǎo)致晶粒細(xì)化。同時(shí)Mn的加入保證因降碳而引起的強(qiáng)度的下降所失去的強(qiáng)度；(3)SiSi是作為脫氧元素加入的。但是Si的加入降低焊縫韌性，所以在設(shè)計(jì)中將Si的含量保持在最低限度；(4)Cu從抗H2S腐蝕性的角度考慮，加入了一定量的Cu；(5)Ti和BTi、B的加入主要是形成針狀鐵素體來(lái)提高韌性。Ti的加入保護(hù)B不被氧化，Ti在焊縫中形成的TiO、TiN作為針狀鐵素體的形核核心促進(jìn)了奧氏體內(nèi)針狀鐵素體的形成，從而提高了焊縫的韌性；(6)ZrZr在焊縫金屬中可以形成氧化鋯，保護(hù)B不被氧化，Zr還能與焊縫中的固溶N形成氮化鋯質(zhì)點(diǎn)，與氧化鋯一起作為焊縫中針狀鐵素體的形核核心，這種作用比Ti強(qiáng)。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的焊縫具有良好的綜合性能，特別是具有較高的強(qiáng)度，而且具有優(yōu)良的低溫韌性，同時(shí)還滿足在腐蝕環(huán)境下有一定的抗腐蝕能力。其綜合性能為σs≥540MPa，σb≥600MPa，φ≥66％，δ5≥21％，與SJ102燒結(jié)焊劑焊接后低溫韌性平均值A(chǔ)KV-10℃≥120J。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例據(jù)本發(fā)明的化學(xué)成分范圍，冶煉了三爐焊絲鋼，經(jīng)退火拔制成φ3.2mm的焊絲，分別為E1、E2、E3，然后分別與SJ101、SJ102焊劑匹配焊接，所得的熔敷金屬化學(xué)成分見(jiàn)表1。熔敷金屬的機(jī)械性能和沖擊性能分別見(jiàn)表2、表3。由于目前尚未有X80鋼，所以用本發(fā)明的焊絲焊接寶鋼生產(chǎn)的一種X70鋼，其AKV-10℃平均值為139J。
表1熔敷金屬的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)
注*為與SJ101焊劑匹配，**為與SJ102焊劑匹配，下同。
表2 熔敷金屬機(jī)械性能(常溫)
表3熔敷金屬的沖擊性能(AKV-10℃)(J)
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度管線鋼埋弧焊用焊絲，其特征在于其化學(xué)成分(質(zhì)量％)為C 0.01～0.08％，Mn 1.4～2.4％，Si 0.10～0.40％，Mo 0.10～0.60％，Ti 0～0.40％，B 0～0.010％，Ni 0.10～2.0％，Cu 0.10～0.50％，Zr 0～0.40％，S≤0.01％，P≤0.02％，余為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊絲，其特征在于Zr 0～0.40％，為冶煉時(shí)的加入量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊絲，其特征在于所述焊絲與高堿度燒結(jié)焊劑SJ101或SJ102匹配。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度管線鋼埋弧焊用焊絲。其化學(xué)成分(質(zhì)量%)為:C 0.01～0.08%,Mn 1.4～2.4%,Si 0.10～0.40%,Mo 0.10～0.60%,Ti 0～0.40%,B 0～0.010%,Ni 0.10～2.0%,Cu 0.10～0.50%,Zr 0～0.40%。該焊絲與高堿度燒結(jié)焊劑匹配,所得熔敷金屬的屈服強(qiáng)度σ
文檔編號(hào)B23K35/24GK1376553SQ0110637
公開日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2001年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月28日
發(fā)明者錢百年, 薛小懷, 國(guó)旭明, 于少飛, 莫春立, 李晶麗 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所