一种高强度管线钢埋弧焊用焊丝制造技术

本发明专利技术提供一种高强度管线钢埋弧焊用焊丝。其化学成分（质量％）为：Ｃ０．０１～０．０８％，Ｍｎ１．４～２．４％，Ｓｉ０．１０～０．４０％，Ｍｏ０．１０～０．６０％，Ｔｉ０～０．４０％，Ｂ０～０．０１０％，Ｎｉ０．１０～２．０％，Ｃｕ０．１０～０．５０％，Ｚｒ０～０．４０％。该焊丝与高碱度烧结焊剂匹配，所得熔敷金属的屈服强度σ↓［ｓ］＝５４０～６６０ＭＰａ，并具有较高的低温韧性，适用于高强度管线钢埋弧焊接。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊接材料领域，具体地说是一种管线钢埋弧焊用焊丝。在现有技术中，随着我国低合金高强钢的迅速发展，特别是管线钢的厚壁化以及低温服役环境，对钢材的性能提出了更高的要求。为了结构的完整性，不仅要求热影响区有很高的韧性，焊缝金属同样也需要很高的韧性。对于高寒和腐蚀服役环境以及海底工作的管线，不仅要求通常温度下的韧性，还要求低温下仍保持有很好的韧性。目前，虽然有在低温下保持优良低温韧性的埋弧焊丝，但是这些焊丝并不能满足高强度管线钢的强度要求。比如中国专利CN1068528A、CN1200317以及CN1077152公开了三种埋弧焊丝，其中CN1068528A埋弧焊丝的屈服强度不足400MPA，CN1077152的屈服强度不足500MPa，而且CN1200317和CN1077152两项专利中埋弧焊丝的C含量偏高，不符合低合金高强钢中随着钢级的提高，C含量下降的趋势。为了保证焊缝性能与母材匹配，要求焊缝金属不仅有很高的强度，也应具有良好的低温韧性。因此，有必要研制一种具有较高强度并保持低温韧性的焊接材料。本专利技术的目的在于提供一种能满足对焊缝金属强度要求的同时保持低温韧性的高强度管线钢焊接用埋弧焊用焊丝。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是其化学成分(质量％)为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％，余为Fe；Zr 0～0.40％，为冶炼时的加入量；所述焊丝与高碱度烧结焊剂SJ101或SJ102匹配。具体化学成分(质量％)为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％，余为Fe。本专利技术与高碱度烧结焊剂SJ101或SJ102匹配，以保证焊缝金属具有较高的强度和优良的低温韧性。本专利技术化学成分的设计原理如下(1)C尽管C是保证强度的重要元素，但是在高强钢中C亦是致脆元素，因而影响韧性。基于这种考虑，尽量降低焊丝中的C含量，同时增加Mn、Mo、Ni的含量来补偿C降低所损失的强度；(2)MnMn是奥氏体稳定元素，随Mn含量的增加，增加了焊缝的非均匀形核，形成大量的形核点，导致晶粒细化。同时Mn的加入保证因降碳而引起的强度的下降所失去的强度；(3)SiSi是作为脱氧元素加入的。但是Si的加入降低焊缝韧性，所以在设计中将Si的含量保持在最低限度；(4)Cu从抗H2S腐蚀性的角度考虑，加入了一定量的Cu；(5)Ti和BTi、B的加入主要是形成针状铁素体来提高韧性。Ti的加入保护B不被氧化，Ti在焊缝中形成的TiO、TiN作为针状铁素体的形核核心促进了奥氏体内针状铁素体的形成，从而提高了焊缝的韧性；(6)ZrZr在焊缝金属中可以形成氧化锆，保护B不被氧化，Zr还能与焊缝中的固溶N形成氮化锆质点，与氧化锆一起作为焊缝中针状铁素体的形核核心，这种作用比Ti强。本专利技术具有如下优点本专利技术的焊缝具有良好的综合性能，特别是具有较高的强度，而且具有优良的低温韧性，同时还满足在腐蚀环境下有一定的抗腐蚀能力。其综合性能为σs≥540MPa，σb≥600MPa，φ≥66％，δ5≥21％，与SJ102烧结焊剂焊接后低温韧性平均值AKV-10℃≥120J。下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例据本专利技术的化学成分范围，冶炼了三炉焊丝钢，经退火拔制成φ3.2mm的焊丝，分别为E1、E2、E3，然后分别与SJ101、SJ102焊剂匹配焊接，所得的熔敷金属化学成分见表1。熔敷金属的机械性能和冲击性能分别见表2、表3。由于目前尚未有X80钢，所以用本专利技术的焊丝焊接宝钢生产的一种X70钢，其AKV-10℃平均值为139J。表1熔敷金属的化学成分(质量分数，％) 注*为与SJ101焊剂匹配，**为与SJ102焊剂匹配，下同。表2 熔敷金属机械性能(常温) 表3熔敷金属的冲击性能(AKV-10℃)(J)权利要求1.一种高强度管线钢埋弧焊用焊丝，其特征在于其化学成分(质量％)为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％，余为Fe。2.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于Zr 0～0.40％，为冶炼时的加入量。3.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于所述焊丝与高碱度烧结焊剂SJ101或SJ102匹配。全文摘要本专利技术提供一种高强度管线钢埋弧焊用焊丝。其化学成分(质量%)为: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%。该焊丝与高碱度烧结焊剂匹配,所得熔敷金属的屈服强度σ文档编号B23K35/24GK1376553SQ0110637公开日2002年10月30日 申请日期2001年3月28日 优先权日2001年3月28日专利技术者钱百年, 薛小怀, 国旭明, 于少飞, 莫春立, 李晶丽 申请人:中国科学院金属研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度管线钢埋弧焊用焊丝，其特征在于：其化学成分（质量％）为：Ｃ０．０１～０．０８％，Ｍｎ１．４～２．４％，Ｓｉ０．１０～０．４０％，Ｍｏ０．１０～０．６０％，Ｔｉ０～０．４０％，Ｂ０～０．０１０％，Ｎｉ０．１０～２．０％，Ｃｕ０．１０～０．５０％，Ｚｒ０～０．４０％，Ｓ≤０．０１％，Ｐ≤０．０２％，余为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱百年，薛小怀，国旭明，于少飞，莫春立，李晶丽，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]