一种高等级石油管线钢用气保焊焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高等级石油管线钢用气保焊焊丝，按重量百分比由以下组分组成：０．０２％－０．０８％的Ｃ，０．２％－０．４％的Ｓｉ，１．３％－１．８％的Ｍｎ，１．２％－１．６％的Ｎｉ，０．２％－０．４５％的Ｍｏ，０．０１％－０．０３５％的Ｔｉ，０．００１５％－０．００５％的Ｂ，０．１％－０．３％的Ｃｕ，０．１％－．３％的Ｃｅ，Ｓ＜０．０１％，Ｐ＜０．０２％，余量为Ｆｅ，各组分的重量之和为１００％。本发明专利技术还公开了上述焊丝的制备方法，采用电炉冶炼法，将不易氧化的Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ和Ｆｅ组分一起加入感应炉中，待Ｆｅ全部熔化，当炉内脱氧良好的时候再加入Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂ、Ｚｒ组分，冶炼好后将混合熔液浇铸到铸模中，对铸锭进行后续的降温、锻造、轧制和拔丝，得到要求直径尺寸的焊丝材料。本发明专利技术的焊丝用于高等级石油管线钢焊接，焊缝强度高、低温冲击韧性和抗Ｈ↓［２］Ｓ应力腐蚀性好；本发明专利技术方法工艺稳定，易于实现，钢坯的轧制及焊丝的拉拔、镀铜等性能较好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊丝材料
，涉及石油天然气输送管道用钢X80级管线钢用的气保焊焊丝材料，具体涉及一种高等级石油管线钢用气保焊焊丝，本专利技术还涉及该种高等级石油管线钢用气保焊焊丝的制备方法。
技术介绍
石油、天然气输送管道通常位于环境比较恶劣的地区，如极寒冷区、地震带或海洋地区，对输送管道的高强度和低温韧性要求日益增高，这就促使了高等级管线钢(X80管线钢)的开发成功，X80管线钢被工业发达国家誉为21世纪天然气输送管道用钢。高等级管线钢要求高强度、较好的低温韧性和抗腐蚀性能，与之匹配的高质量的焊接材料也成为了关注的焦点之一，为提高长输管线、尤其是输气管线的抗应力腐蚀和抗氢致裂纹的能力，对抗腐蚀管线钢焊接接头的基本要求有1)硬度小于HRC22或HV248; 2)含S量小于O. 002%; 3)焊接接头的组织；4)减少C、 P、 Si，以防止偏析和减少偏析区硬度；5)通过Cu、 Ni的添加，以形成钝化膜，防止氢的侵入。本次高等级管线钢焊接接头显微组织是针状铁素体为主和少量粒状贝氏体的复合组织，焊接接头具有较低的硬度，还有一个特点是低硫，对高等级管线钢焊接接头来说，这三个因素是必需全部做到，不然抗硫化氢性能就不能保证，高强度和低温韧性也很难获得。为了满足X80管线钢焊接时的力学性能和冲击性能要求，设计了以Mn-Ni-Mo-Ti-B为与X80管线钢匹配气保焊丝的合金系，确定了焊丝的化学成分。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高等级石油管线钢用气保焊焊丝，提高高等级管线钢焊接接头的强韧性和低温韧性，使得焊接高等级管线钢后的焊缝能满足强韧性、低温韧性和抗H2S腐蚀性能的要求。本专利技术的另一目的是提供上述高等级石油管线钢用气保焊焊丝的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是， 一种高等级石油管线钢用气保焊焊丝，按重量百分比由以下组分组成0. 02%-0. 08。/。的C， 0. 2%-0. 4。/。的Si， 1. 3%-1. 8。/。的Mn， 1. 2%-1. 6。/。的Ni，0. 2%—0. 45。/。的Mo， 0. 01%—0. 035。/。的Ti， 0. 0015%—0. 005。/。的B， 0. 1%—0. 3%的Cu， 0. 1%—0. 3%的Ce， S〈0. 01%， P〈0. 02%，余量为Fe，各组分的重量之和为100%。本专利技术所采用的另一技术方案是， 一种制备上述高等级石油管线钢用气保焊焊丝的方法，该方法按照以下步骤实施步骤l、焊丝钢的冶炼首先按重量百分比称量以下组分0.02%-0.08%的(]，0. 2%-0. 4。/。的Si， 1. 3%-1. 87。/。的Mn， 1. 2%-1. 6。/。的Ni， 0. 2%-0. 45。/。的Mo， 0. 01%-0. 035。/。的Ti，0. 0015%-0. 005。/。的B， 0.1%-0.3%的Cu， 0. 1%-0. 3。/。的Ce， S〈0. 01%， P〈0. 02%，余量为Fe，各组分的重量之和为100%;然后在真空感应炉中进行冶炼，将不易氧化的Ni、 Cr、 Mo和Fe组分一起加入感应炉中，待Fe全部熔化，当炉内脱氧良好的时候再加入Mn、 Ti、 B、 Zr组分，冶炼好后将混合熔液浇铸到铸模中，再取出铸锭冷却直至室温；步骤2、焊丝的锻造、轧制和拔丝2.1、 对铸锭进行剥皮，清除表面缺陷；对清理后的铸锭升温加热，在60(TC-113(TC之间升温时间约为3. 5-4小时，在113(TC保温时间为1. 5-2小时；再采用回火锻造为轧钢的钢锭，停锻温度不低于85(TC，停锻后在炉中缓慢冷却，在65(TC保温时间不小于10小时，在温度低于60(TC时出炉缓冷得到方坯；2.2、 然后对钢锭进行热轧处理，轧制前，在35(TC-50(TC之间中温回火，保温时间为2-2.5小时，出炉即轧，直到轧成盘园；2.3、 然后对盘园进行拉拔，中间如硬化拉拔硬化，则在炉中进行65(TC回火，保温时间不小于10小时，在温度低于60(TC时出炉缓冷，然后再进行表面处理后，进一步拔丝，直到焊丝的直径拉拔到要求的直径尺寸。本专利技术的焊丝完全满足用于高等级石油管线钢的焊接，焊缝强度高，冲击韧性和低温性能满足高等级管线钢的要求，焊缝具有较好抗H2S应力腐蚀等性能，焊缝强度及韧性完全能与高等级管线钢的基材匹配。附图说明图1是本专利技术焊丝材料的熔敷金属金相50X照片；图2是本专利技术焊丝材料的熔敷金属金相500 X照片。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术的高等级石油管线钢用气保焊焊丝，按重量百分比由以下组分组成0. 02%-0. 08。/。的C， 0. 2%-0. 4。/。的Si， 1. 3%-1. 8。/。的Mn， 1. 2%-1. 6。/。的Ni， 0. 2%-0. 45。/。的Mo，0. 01%—0. 035。/。的Ti， 0. 0015%—0. 005。/。的B， 0. 1%—0. 3%的Cu， 0. 1%—0. 3。/。的Ce， S、 P的含量为S〈0. 01%， P〈0. 02%，余量为Fe，各组分的重量之和为100%。本专利技术的高等级石油管线钢用气保焊焊丝，各组分含量的依据在于41、 c 一般增加c含量将损害其韧性，为了获得良好韧性的焊缝，c含量应尽可能低。然后考虑到炼钢因降C而增加冶炼成本，故C控制在O. 02%-0. 08%范围内。2、 Mn焊缝中] 11含量在0.6%-1.8%范围内，随着Mn含量的增加，可使焊缝金属中AF含量 显著增加，先共析铁素体含量明显减少，侧板条铁素体的数量稍有下降，同时使AF细化。根 据焊缝要求的强度水平以及降C带来的强度损失，Mn量控制在l. 3%-1. 8%之间。3、 Ni 对于较高Mn (1.6%)含量，Ni含量为2. 5%时有马氏体形成，由此可见Ni的含量 为2. 5%时，对焊缝组织的形成具有一个门槛值。同时Ni能细化组织促使针状铁素体的形成， Ni的固溶还能提高低温韧性。根据焊缝的低温韧性要求以及考虑到Ni元素价格昂贵，Ni量控 制在l. 2%-1. 6%之间。4、 Si焊缝中Si含量在0.2。/。-0.4。/。范围内时，随着Si含量的增加会促使AF的形成，特别 是当焊缝中Mn含量小于P/。时，随着Mn含量的增加，Si的影响明显减弱。从焊缝性能角度考虑 ，熔敷金属控制Si〈0. 4%。5、 Mo保持强度水平，抑制g—a转变，稍微降低g—a转变温度。Mo能延迟和阻止珠光体 的形核和长大。Si增加了C的活性，促使形成晶界渗碳体膜，但渗碳体膜存在时损害韧性。 因此增加Mo来球化处理。但是Mo对韧性亦有害。在消除应力处理过程中析出Mo的C化物。所 以Mo的加入要限制在某一范围内。Mo含量一般不超过O. 4%，本专利技术取O. 2%-0. 45%。6、 Ti、 B焊缝中Ti、 B元素含量过低，难以形成针状铁素体形核的足够夹杂物(Ti ( CN) 、 BN等)质点，对焊缝金属的韧性提高不利，过高则夹杂物质点增多而增加脆性，且B 含量过高，将弱化晶界，降低焊缝的低温冲击韧性。轻稀土Ce在焊接过程中会富集在硅酸盐 夹杂物中，使夹杂物球化，并以弥散状态分布，从而有利于针状铁素体的形核，加入 0.2%-0. 3"本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高等级石油管线钢用气保焊焊丝，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：０．０２％－０．０８％的Ｃ，０．２％－０．４％的Ｓｉ，１．３％－１．８％的Ｍｎ，１．２％－１．６％的Ｎｉ，０．２％－０．４５％的Ｍｏ，０．０１％－０．０３５％的Ｔｉ，０．００１５％－０．００５％的Ｂ，０．１％－０．３％的Ｃｕ，０．１％－０．３％的Ｃｅ，Ｓ＜０．０１％，Ｐ＜０．０２％，余量为Ｆｅ，各组分的重量之和为１００％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，李继红，张博，赵鹏康，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]