專利名稱：一種管線鋼用高強高韌埋弧焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及埋弧焊絲，具體涉及一種管線鋼用高強高韌埋弧焊絲，其通過與堿性燒結(jié)焊劑的匹配，能夠獲得適應(yīng)X80管線鋼焊接接頭要求的焊縫，焊縫抗拉強度> 700MPa，焊縫-10°C沖擊功> 200J。
背景技術(shù)：
目前，管線鋼主要用于制造石油、天然氣輸送管道用焊管。且，輸氣管道采用大口徑高壓輸送的方式，這種輸送方式對焊管提出了高強、高韌的要求。近年來，高等級管線鋼(如X80)開始大范圍的應(yīng)用在管道工程中，而在制管行業(yè)內(nèi)，埋弧焊接方法是最高效的理想焊接方法。因此，要求埋弧焊絲與焊劑匹配焊接的焊縫也具有高強、高韌的特性。中國專利號CN1068528A公開的埋弧焊絲H08MnMoTiB是國內(nèi)使用最廣泛的埋弧焊絲，該焊絲與SJlOl焊劑匹配能夠獲得良好的焊縫沖擊韌性以及抗拉強度，在陜京線、陜京二線、西氣東輸一線等國家重大輸氣管線中得到了大量的應(yīng)用，并獲得良好的效果。但是，該焊絲匹配管線鋼的等級主要范圍僅在X60 X70之間，其焊縫強度達不到X80級別管線鋼的要求，無法與X80級別管線鋼匹配。國內(nèi)管線用埋弧焊絲匹配的管線鋼鋼級主要在X70及以下，其中包括中國專利CN1068528A、CN1273897、CN1077152、CN1273897A、CN1305879A。匹配 X80 管線鋼的的埋弧焊絲如中國專利CN1376553A和CN101104229A，其中，中國專利CN1376553A主要化學成分為Mn、S1、Mo、N1、T1、B、Cu、Zr等元素，其通過多元素綜合作用提高焊縫的強度和韌性；中國專利CN101104229A主要化學成分為Mn、S1、Mo、Cr、T1、B等元素，該專利在中國專利CN1068528A基礎(chǔ)上提高Mn含量，同時加入Cr來提高焊縫的強度以適應(yīng)X80。中國專利CN1376553A公開的焊絲與焊劑SJ102匹配后得到的焊縫強度在650MPa左右，雖然達到了 X80抗拉強度625MPa的下限，但是裕量不足，大規(guī)模使用存在一定的風險。中國專利CN101104229A焊絲與BGSJ101-G焊劑匹配能得到焊縫金屬抗拉強度大于700MPa，焊縫金屬-20°C沖擊功大于150J，能夠滿足X80高鋼級管線鋼板的焊接接頭性能要求，但是焊縫金屬的沖擊韌性有待進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種管線鋼用高強高韌埋弧焊絲，該埋弧焊絲與堿性焊劑SJlOlG或0K10.74匹配時能夠獲得適應(yīng)X80管線鋼焊接接頭要求的焊縫，焊縫抗拉強度>700MPa，焊縫-10°C沖擊功> 200J。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種管線鋼用高強高韌埋弧焊絲，其化學成分重量百分比為:C0.01-0.06% ；Si0.10-0.50%；Mnl.60-2.20%；P<0.010%；S<0.005%；Ti0.01-0.10%；Mo0.30-0.60%；B0.001-0.008% ；A10.01-0.03% ；Nb0-0.06% ;其余為 Fe 及不可避免雜質(zhì)，其中，C+Mn/10控制在0.22-0.24%范圍內(nèi)，Al+Ti+10B控制在0.100-0.115%范圍內(nèi)。
本發(fā)明的成分設(shè)計中:C元素含量對焊縫的強度和韌性具有較大的影響。當C含量較低時，焊縫強度較低，鐵素體比例增加，韌性較高。當C含量較高時，焊縫強度增加，珠光體比例增加，焊縫韌性下降。將C含量控制在0.01-0.06%，用來提高焊縫的韌性。Mn可以起脫氧作用，防止導致熱裂紋產(chǎn)生的碳化鐵夾雜物形成，促使鐵素體晶粒和碳化物細化，從而提高焊縫的強度和韌性。本發(fā)明中Mn含量控制在較高的水平，主要用來提高焊縫強度，彌補低C造成的強度損失。所以，將Mn含量控制在1.60-2.20%。S1、Al,加入適量S1、Al可以脫氧，阻止O與B結(jié)合，同時Al與N形成的AlN可以細化晶粒，提高焊縫的韌性。所以，將Si含量控制在0.10-0.50%, Al含量控制在
0.01-0.03%。Mo是較強的固溶強化元素，可以提高焊縫強度，另外Mo元素推遲奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度，抑制先共析鐵素體和側(cè)板條鐵素體的形成，促進晶內(nèi)針狀鐵素體的形成，提高焊縫低溫韌性。所以，將Mo含量控制在0.30-0.60%。B的原子半徑很小，會大量偏析到奧氏體晶粒邊界，降低晶界能，抑制晶界鐵素體和側(cè)板條鐵素體的形成，提高焊縫韌性。所以，將B含量控制在0.001-0.008%。Ti與奧氏體中的N反應(yīng)生成TiN顆粒，TiN具有很低的溶解度，在焊縫中形成很細的彌散物，可以有效的阻止晶粒長大，同時成為針狀鐵素體的形核核心，大大提高焊縫的韌性。所以，將Ti含量控制在0.01-0.10%。Nb，加入少量的Nb可以起到沉淀硬化的作用，進一步提高焊縫的強度。所以，將Nb含量控制在0-0.06%。S、P是焊縫中的主要有害元素，將會降低焊縫金屬的低溫韌性，同時也會降低焊縫的抗H2S應(yīng)力腐蝕性能，盡量控制在一個較低的水平，其中，S小于0.005%，P小于0.01%。本發(fā)明不僅需要滿足高強度的要求，而且還需要獲得優(yōu)良的低溫韌性，因此在設(shè)計時采用超低C來提高焊縫的韌性。同時，將C+Mn/10的值控制在0.22-0.24%之間，在超低碳情況下，此配比區(qū)間的Mn含量相對較高，可以在添加較少的其他合金元素時就能獲得較高的焊縫強度，從而實現(xiàn)良好的強度和韌性平衡。本發(fā)明加入適當?shù)腁l、Ti和B，使得Al+Ti+lOB的值控制在0.100-0.115%之間，在此范圍內(nèi)可以保證通過T1、Al與O、N的反應(yīng):一是形成TiN,提高針狀鐵素體比例,二是防止B被過度氧化和氮化，利用B原子提高先共析鐵素體的形核能，防止邊界鐵素體和側(cè)板條鐵素體的形成，提高韌性，通過上述作用使得焊縫金屬在-10°C時沖擊功大于200J。另夕卜，通過Mo和Nb的固溶、析出強化保證焊縫強度達到700MPa以上。同時，采用低S、P提高焊接接頭的抗H2S應(yīng)力腐蝕性能。本發(fā)明的有益效果:1.本發(fā)明埋弧焊絲成分中采用超低C提高焊縫的韌性，并將C+Mn/10控制在
0.22-0.24%內(nèi)，這種設(shè)計使C含量超低時，Mn含量較高，以使埋弧焊絲與堿性燒結(jié)焊劑匹配對X80管線鋼進行焊接時，所得焊縫金屬能獲得很高的強度和極好的低溫沖擊韌性，具體為:焊縫抗拉強度> 700Mpa，焊縫沖擊韌性> 200J(-10°C )。2.本發(fā)明埋弧焊絲的合金含量大大降低，焊前不需預熱，焊后不用熱處理，適用于雙面單道焊。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。根據(jù)本發(fā)明的化學成分范圍，冶煉6爐焊絲鋼，其焊絲成分如表1，鍛造、拉拔成直徑4mm的焊絲，與堿性燒結(jié)焊劑SJlOlG匹配，對X80管線鋼進行雙面單道埋弧焊接。焊接接頭性能如表2所不。表I單位:重量百分比

權(quán)利要求
1.一種管線鋼用高強高韌埋弧焊絲，其化學成分重量百分比為:C0.01-0.06% ；Si0.10-0.50%；Mnl.60-2.20%；P<0.010%；S<0.005%；Ti0.01-0.10%；Mo0.30-0.60%；B0.001-0.008% ；A10.01-0.03% ；Nb0-0.06% ;其余為 Fe 及不可避免雜質(zhì)；其中，C+Mn/10控制在0.22-0.24%范圍內(nèi)，Al+Ti+10B控制在0.100-0.115%范圍內(nèi)。
全文摘要
一種管線鋼用高強高韌埋弧焊絲，其化學成分重量百分比為C0.01-0.06％；Si0.10-0.50％；Mn1.60-2.20％；P＜0.010％；S＜0.005％；Ti0.01-0.10％；Mo0.30-0.60％；B0.001-0.008％；Al0.01-0.03％；Nb0-0.06％；其余為Fe及不可避免雜質(zhì)；其中，C+Mn/10控制在0.22-0.24％范圍內(nèi)，Al+Ti+10B控制在0.100-0.115％范圍內(nèi)。本發(fā)明的埋弧焊絲與堿性焊劑匹配時能夠獲得適應(yīng)X80管線鋼焊接接頭要求的焊縫，焊縫抗拉強度＞700MPa，焊縫-10℃沖擊功＞200J。
文檔編號B23K35/34GK103084754SQ20131002518
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者曹能, 錢偉方, 劉碩, 張建春, 周金方, 趙中英, 蔣希明 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司