一种X90管线钢环焊缝用气保护实心焊丝制造技术

一种X90管线钢环焊缝用气保护实心焊丝，属于焊接材料技术领域。适应于高压、油气输送管线用X90高钢级管线钢环焊缝的全位置焊接。化学成分按重量％为：C：0.05-0.11；Si：0.50-0.80；Mn：1.40-1.80；P<0.010；S<0.010；Cr：0.30-0.50；Ti：0.05-0.10；Mo：0.30-0.60；Ni：1.5-2.0；B：0.003-0.008；余量为Fe。用于X90高钢级管线钢环焊缝的全位置焊接，其焊缝金属抗拉强度σb≥720Mpa；焊缝金属-10℃冲击功AkV≥130J，该焊丝焊接工艺性良好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种X90管线钢环焊缝用气保护实心焊丝，属于焊接材料
。适应于高压、油气输送管线用X90高钢级管线钢环焊缝的全位置焊接。化学成分按重量％为：C：0.05-0.11；Si：0.50-0.80；Mn：1.40-1.80；P<0.010；S<0.010；Cr：0.30-0.50；Ti：0.05-0.10；Mo：0.30-0.60；Ni：1.5-2.0；B：0.003-0.008；余量为Fe。用于X90高钢级管线钢环焊缝的全位置焊接，其焊缝金属抗拉强度σb≥720Mpa；焊缝金属-10℃冲击功AkV≥130J，该焊丝焊接工艺性良好。【专利说明】一种X90管线钢环焊缝用气保护实心焊丝
本专利技术属于焊接材料
，特别是涉及一种X90管线钢环焊缝用气保护实心焊丝，适用于X90级管线钢管环焊缝全位置焊接。
技术介绍
我国油气管线的建设进入了高速发展时期，油气管道总里程年均增加6000?8000km，管道建设规模和速度位于世界前列。到2015年我国将有纵贯南北东西和连通国外的10余条大型油气管道工程，管线钢年需求量600万吨左右。国内天然气管道发展方向是如何进一步提高单管输气能力，是在1219mm管径基础上继续提高设计压力到14MPa和钢级提高到X100，还是在12MPa压力基础上突破管径到1422mm提高壁厚仍采用X80，是拟建的西气东输四线、五线急待解决的问题。由于XlOO在自止裂性能上存在安全隐患，X90是最具有大规模应用可能的更高级别管线钢，X90成分设计、生产技术、自止裂性能以及现场环焊缝焊接技术是其推广应用必须解决的技术难题。 油气管道工程是一项大规模的现场焊接安装工程。在管道建设中，焊接施工作业点随着管道延伸不断迁移，自然环境复杂多变，一条长输管道在建设过程中会遇到多种人文环境、地质形貌和气候条件。为适应不同的焊接环境，管道施工的焊接工艺选择是多种多样的。世界发达国家管道环焊缝主要采用气保护实心焊丝自动焊进行焊接，我国自动焊程度低，管道环焊缝主要采用自保护药芯焊丝半自动焊进行焊接。随着输送管道强度、直径和壁厚的不断提高，焊接施工劳动强度增强，现场环焊缝焊接材料、焊接工艺可选择的范围越来越窄，焊接施工难度越来越大，难以保证焊缝具有与母材相同或接近的性能，现场环焊技术已成为制约高强度、厚壁管线钢应用的主要瓶颈。 自保护药芯焊丝半自动焊由于设备一次性投资小，操作灵活，对环境和工况适应性强，在我国管道铺设中占居了主导位置，但其对焊工操作技能要求较高，焊缝金属综合性能随着钢管强度等级的提高有所下降，在高钢级管道中应用的局限性越来越大。气保护实心焊丝自动焊虽然设备一次性投资大，但焊接效率高，不受人为因素影响，有利于焊接质量的控制与管理，焊缝金属综合性能高，在高钢级管道中的应用前景好。我国目前尚未有成熟的X90管线钢环焊缝用焊接材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种X90管线钢环焊缝用气保护实心焊丝，确定了 C、S1、Mn、Cr、Mo、N1、T1、B元素成分范围，采用专利技术的焊丝焊接X90级管线钢，焊缝金属具有高强度和优良的低温冲击韧性，全位置焊的艺性能良好，不同位置的焊缝表面光滑、均匀，焊道形貌美观。适用于X90级管线钢的焊接，也适合于X80级管线钢环焊缝全位置焊接。 本专利技术的焊丝化学成分按重量％为:C:0.05-0.11 ；S1:0.50-0.80 ；Mn:1.40-1.80 ；P<0.010 ；S<0.010 ；Cr:0.30-0.50 ；T1:0.05-0.10 ；Mo:0.30-0.60 ；Ni: 1.5-2.0 ；B:0.003-0.008 ;余量为 Fe。 C是确保焊缝金属强度的主要元素，但过高的C元素会引起飞溅，影响焊丝的工艺性能，同时还会促进高碳马氏体的形成，影响焊缝金属的冲击韧性。控制碳元素在合适的范围可确保焊丝的焊接工艺性能和焊缝强韧性，因此本专利技术焊丝中的C含量控制在0.05? 0.11%范围内。 Si是脱氧元素，也起到固溶强化的作用。Si能增加焊缝金属的强度，但使焊缝金属的韧性下降。焊丝中Si含量偏低，脱氧不充分，影响焊缝的低温冲击韧性；Si含量过高，促使焊缝金属硬化，降低焊缝金属的低温韧性，同时焊接飞溅增加，焊丝工艺性能下降。焊丝中含有适量的Si，既可减少焊缝中非金属夹杂物，又可改善焊缝金属的冲击韧性，本专利技术焊丝中Si含量控制在0.5?0.8%之间。 Mn是焊缝金属的强化元素，又是脱氧元素，焊丝中须有足够的Mn含量才能达到脱氧效果。Mn是奥氏体稳定化元素，焊丝中加Mn不仅能提高焊缝金属针状铁素体的体积分数，减少先共析铁素体数量，同时还易得到低碳贝氏体组织，锰含量的增加既可提钢材高韧性，又可提高钢材强度。因此本专利技术焊丝中Mn含量控制在1.4?1.8%之间。 Cr是扩大Y相区的元素，降低Y — α相变临界温度，使奥氏体转变在较低的温度下进行。焊缝金属的硬度随Cr含量的增加而渐增，在低Mn含量时基本上呈线性增加，但在高Mn含量时则呈非线性。Cr对焊缝强度的影响与Mn相似，随着Cr含量的增加，焊缝金属强度增大，只是Cr的作用较Mn弱，Cr含量超过0.5%时，随Cr含量的增加，生成带第二相的侧板条铁素体，而使焊缝的韧性恶化。因此本专利技术焊丝中Cr含量控制在0.3?0.5%之间。 Mo是缩小Y相区的元素，是中强碳化物形成元素，其主要作用是推迟先共析铁素体转变而有利于形成贝氏体组织。Mo在焊缝中固溶于奥氏体或以碳化物的形式存在，并强烈地抑制珠光体转变。适当的Mo含量能够明显缩短贝氏体转变的孕育期，进一步延长铁素体-珠光体转变的孕育期，有利于在较宽的冷却条件下获得中温转变组织。在锰含量为 1.2%时，加入0.15% Mo，会使焊缝中针状铁素体含量从45%增加到85%，且针状铁素体晶粒特别细小。因此本专利技术焊丝中Cr含量控制在0.3?0.6%之间。 N1:是奥氏体稳定化元素，Ni无限固溶于Y-Fe，在焊缝金属中也起固溶强化作用，能增加针状铁素体析出，细化组织。Ni的作用与Mn相似，只是较Mn的作用弱，是弱强化合金元素。在焊缝金属的整个冷却速度范围内，Ni都可以使相变温度降低，并使侧板条铁素体开始转变温度降低程度明显大于针状铁素体开始转变温度的降低。在焊缝金属中含有Mn时，Ni的这种效果更有利于针状铁素体的形成。因此本专利技术焊丝中Ni含量控制在1.5? 2.0%之间。 Ti和B作为微合金元素同时加入，加入微量的Ti与N形成TiN颗粒，有效阻止焊缝金的属晶粒长大，细化晶粒，Ti还能减少先共析铁素体形成，增加针状铁素体含量，但含B量低时效果不明显。B能偏析在晶界与N形成化合物，起固氮作用，同时加入B可使CCT曲线右移，抑制先共析铁素体析出，得到更多的针状铁素体，从而提高焊缝韧性，但B的加入需在添加Ti的前提下，保证B不被氧化。 S、P是有害元素，严重恶化焊缝的性能，主要表现在降低上平台韧性和提高韧脆转变温度，导致氢致开裂。在含量相同的情况下，S的有害作用4倍于P。因此焊缝中要严格控制S、P的含量，尤其是S的含量，限制它们的危害作用。本专利技术中S、P控制在S < 0.005，P < 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X90管线钢环焊缝用气保护实心焊丝，其特征在于，化学成分按重量％为：C：0.05‑0.11；Si：0.50‑0.80；Mn：1.40‑1.80；P<0.010；S<0.010；Cr：0.30‑0.50；Ti：0.05‑0.10；Mo：0.30‑0.60；Ni：1.5‑2.0；B：0.003‑0.008；余量为Fe。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈延清，张飞虎，郭占山，张熹，王凤会，张楠，牟淑坤，鞠建斌，董现春，刘宏，齐建，
申请(专利权)人：首钢总公司，
类型：发明
国别省市：北京;11