專利名稱：X80等級鋼油、氣輸送管氣體保護焊用焊絲的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于金屬材料焊接用焊絲，特別是一種用于焊接生產(chǎn)X80等級鋼油、氣輸送管氣體保護焊焊絲。采用該焊絲焊接成管道(體)后焊縫具有與管道本體相近的高強度、高韌性、較好的抗腐蝕性及較低的硬度等優(yōu)良性能。

背景技術(shù)：
管道輸送是長距離運輸石油、天然氣最理想的運輸方式，具有經(jīng)濟、安全、高效、節(jié)能、不間斷，以及對環(huán)境破壞程度小等顯著特點。因而，世界各國高度重視管道輸送技術(shù)的發(fā)展，許多國家不惜花費大量財力和物力，大力發(fā)展管道運輸業(yè)。管道運輸已成為繼公路、鐵路、水路和航空運輸之后的第五大運輸業(yè)。
管道線建設的發(fā)展趨勢是向長距離、高壓力、大口徑發(fā)展，使其強度要求越來越高；另外，由于從油氣產(chǎn)地到消費地往往長達數(shù)千公里，沿途地質(zhì)條件復雜、氣候多變，對管線鋼韌性也提出越來越高的要求。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，管線鋼級別由X56、X60、X65發(fā)展到X70、X80。目前，國外管線建設普遍采用X70鋼級管線鋼，部分長距離管線建設開始采用X80管線鋼，但全世界累計長度僅為1750km。而國內(nèi)西氣東輸二線天然氣管道干線全長約4800km，目前該工程干線所需的X80級、Φ1219×18.4mm螺旋埋弧焊管和X80級、Φ1219×22、26.4、33mm直縫埋弧焊管生產(chǎn)所需的氣體保護焊焊絲，焊接成管道后焊縫的性能卻難以與X80管材的性能更好地匹配。X80管線鋼是一種低合金高強度鋼，具有高強度、高的韌性和較好的抗腐蝕性能，其主要化學成分包括Fe、C、Mn、Si，另外還含有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，碳當量Ceq大致在0.43左右。在專利號為200810052501，發(fā)明名稱為《X80鋼級管線鋼用氣體保護焊實芯焊絲》的專利文獻中，公開了一種重量百分比成份為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％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)的氣保護焊焊絲，該焊絲成份中由于缺了Cr元素，Ti元素的含量又不足，因而焊縫的抗氧化和抗腐蝕性能要較X80等級鋼差、韌性偏低而硬度較高，焊縫與X80管體的性能匹配性較差等缺陷。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研究設計一種X80等級鋼油、氣輸送管氣體保護焊用焊絲，以達到焊接成管道后焊縫的性能與X80管材的性能更理想地匹配，使焊縫具有與管道本體相近的高強度、高韌性、較好的抗腐蝕性及較低的硬度等優(yōu)良性能，以提高管道運輸?shù)陌踩?、延長管道輸送的壽命、降低管道運輸線維護保養(yǎng)的工作量等目的。
本發(fā)明的解決方案是針對背景技術(shù)存在的缺陷，在背景技術(shù)基礎上增加了可有效提高焊縫的抗氧化性和抗腐蝕性的Cr元素，成倍的提高Ti元素的含量、同時增加可與Ti綜合作用形成Ti(CN)、Ti2O3和BN夾雜物顆粒，作為針狀鐵素體形核質(zhì)點、促進針狀鐵素體的形成的B(硼)元素，以進一步提高焊縫金屬的沖擊韌性、降低其硬碎性；本發(fā)明即以此實現(xiàn)其發(fā)明目的。因此本發(fā)明焊絲的成份及各成份的重量百分比為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％、余量為雜質(zhì)；將生產(chǎn)上述成份焊絲所需的原料按照常規(guī)氣體保護焊焊絲冶煉工藝、按比例投入真空感應爐或鋼水包內(nèi)，經(jīng)冶煉、制成盤條，拉拔、熱處理、拉拔至要求直徑后，再經(jīng)清洗、鍍銅、分卷即成。
本發(fā)明由于在背景技術(shù)基礎上增加Cr元素及B元素，并成倍的提高Ti元素的含量，有效提高焊縫的抗氧化性、抗腐蝕性、沖擊韌性、降低硬碎性，從而使焊縫具有與管道本體相近的高強度、高韌性、較好的抗腐蝕性及較低的硬度等優(yōu)良性能。本發(fā)明焊絲用于焊接X80等級管線鋼，其焊縫的性能為抗拉強度665-750Mpa，屈服強度555-680Mpa，伸長率20-29％，焊縫的硬度為205-236HV10，焊縫的夏比沖擊功為Akv(-10℃)＝230-262J、剪切面積為66-73；熱影響區(qū)的夏比沖擊功為Akv(-10℃)＝224-268J、剪切面積為75-83，其性能大大優(yōu)于X80管線鋼對焊縫要求的技術(shù)指標，可有效提高管道運輸?shù)陌踩浴⒀娱L管道輸送的壽命、降低管道運輸線維護保養(yǎng)的工作量等特點。

具體實施例方式 以焊接直徑為Φ1219mm，壁厚分別為22mm、26.4mm及33mm的X80等級鋼管焊絲為例將所需原料按比例投入真空感應爐內(nèi)，按照常規(guī)氣體保護焊焊絲冶煉工藝冶煉后制成盤條，經(jīng)拉拔、熱處理、拉拔至直徑Φ1.5mm后，再經(jīng)清洗、鍍銅、分卷得化學成份(按重量百分比計)為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％、余量為雜質(zhì)的焊絲。該焊絲經(jīng)對不同厚度、成份有一定差別的X80等級鋼管進行分組直縫埋弧焊焊接實驗 實驗一該實施方式所生產(chǎn)的焊絲對Φ1219×22mm的X80等級鋼管進行5組直縫埋弧焊焊接實驗，經(jīng)檢測焊縫的性能為抗拉強度670-700Mpa，屈服強度555-680Mpa，伸長率20-24％，焊縫的硬度為215-236HV10，焊縫的夏比沖擊功為Akv(-10℃)＝230-250J、剪切面積為65-72；熱影響區(qū)的夏比沖擊功為Akv(-10℃)＝224-268J、剪切面積為76-83，其性能大大優(yōu)于X80管線鋼的技術(shù)指標。彎曲試驗亦均合格(彎曲角度為180°，彎曲直徑為壁厚的六倍)。
該實驗用X80等級鋼的化學成份為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％、余量為Fe及微量的雜質(zhì)。
實驗二經(jīng)5組Φ1219×26.4mm的管體直縫埋弧焊焊接實驗，檢測焊縫的性能為抗拉強度665-710Mpa，屈服強度55-615Mpa，伸長率22-25％，焊縫的硬度為205-228HV10，焊縫的夏比沖擊功為Akv(-10℃)＝238-262J、剪切面積為66-73；熱影響區(qū)的夏比沖擊功為Akv(-10℃)＝226-254J、剪切面積為75-83，其性能大大優(yōu)于X80管線鋼的技術(shù)指標。彎曲試驗亦均合格(彎曲角度為180°，彎曲直徑為壁厚的六倍)。
該實驗用X80等級鋼的化學成份為::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％、余量為Fe及微量的雜質(zhì)。
實驗三經(jīng)5組Φ1219×33mm的管體進行直縫埋弧焊焊接實驗，檢測焊縫的性能為抗拉強度680-750Mpa，屈服強度590-680Mpa，伸長率26-29％，焊縫的硬度為215-236HV10，焊縫的夏比沖擊功為Akv(-10℃)＝238-262J、剪切面積為66-73；熱影響區(qū)的夏比沖擊功為Akv(-10℃)＝226-254J、剪切面積為75-83，其性能大大優(yōu)于X80管線鋼的技術(shù)指標。彎曲試驗亦均合格(彎曲角度為180°，彎曲直徑為壁厚的六倍)。
該實驗用X80等級鋼的化學成份為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％、余量為Fe及微量的雜質(zhì)。
上述各實驗其性能均大大優(yōu)于X80管線鋼對焊縫要求的技術(shù)指標，且焊縫性能與管道本體更為相近等。
權(quán)利要求
1.一種X80等級鋼油、氣輸送管氣體保護焊用焊絲，其特征在于以重量百分比計焊絲的成份為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％、余量為雜質(zhì)；將生產(chǎn)上述成份焊絲所需的原料按照常規(guī)氣體保護焊焊絲冶煉工藝、按比例投入真空感應爐或鋼水包內(nèi)，經(jīng)冶煉、制成盤條、拉拔、熱處理、拉拔至要求直徑后，再經(jīng)清洗、鍍銅、分卷即成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于生產(chǎn)X80等級鋼油、氣輸送管用氣體保護焊焊絲。其化學成分(按重量百分比計)為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％、余量為雜質(zhì)；按照常規(guī)氣體保護焊焊絲生產(chǎn)工藝制得。用于生產(chǎn)的管道其焊縫性能為抗拉強度665-750MPa，屈服強度555-680MPa，伸長率20-29％，硬度為205-236HV10，夏比沖擊功為Akv(-10℃)＝230-262J、剪切面積為66-73；熱影響區(qū)的夏比沖擊功為Akv(-10℃)＝224-268J、剪切面積為75-83，性能大大優(yōu)于X80級管線鋼對焊縫性能要求的要求，具有與管道本體相近的高強度、高韌性、較好的抗腐蝕性及較低的硬度等優(yōu)良性能，可有效提高管道運輸?shù)陌踩?、延長管道輸送的壽命等特點。
文檔編號B23K9/16GK101362263SQ20081004610
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者佘應堂, 海 鄭, 強 楊, 旭 王, 李延豐, 李志華 申請人:四川大西洋焊接材料股份有限公司, 華北石油鋼管廠