專利名稱：一種管線鋼用高韌性抗腐蝕埋弧焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，主要用于埋弧焊，焊接石油、天然氣輸送管線用鋼。
石油、天然氣是社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟的主要組成部分。據(jù)估算，到下世紀主要能源是天然氣，但我國在石油、天然氣方面的缺口將會達到2億噸/年，因此除了繼續(xù)勘控和開發(fā)我國東部和西部的油氣田外，還必須從國外輸入能源，建立從國外向國內(nèi)的輸送管線以及在國內(nèi)建設(shè)石油、天然氣的輸送管網(wǎng)。由于輸送管線往往長達數(shù)千公里，沿途地域復(fù)雜，為了降低輸送成本，采用高壓、大輸量、大管徑的管線輸送。這就對管材提出了高強度、高韌性的要求。同時，還要求輸送管線具有抗H2S腐蝕的能力。考慮到埋弧焊方法是螺旋焊管和直縫焊管制管的主要工藝，因此，要求所采用的焊絲和焊劑匹配焊成的焊縫也必須具有很高的強度、韌性以及良好的抗H2S腐蝕的能力。目前，針對管線鋼焊接的埋弧焊絲，國內(nèi)公開了兩項專利CN1077152A和CN1068528A。雖然CN1077152A發(fā)明的焊絲具有很高的強度和韌性，但由于碳、錳含量較高，不適合于天然氣輸送管線的焊接，而CN1068528A的低溫韌性又相對較低。
本發(fā)明的目的在于提供一種管線鋼用高韌性抗腐蝕埋弧焊絲，由其得到的焊縫金屬不但具有更高的強度和韌性，而且能夠適合于含硫化氫天然氣輸送管線的焊接。
本發(fā)明提供了一種管線鋼用高韌性抗腐蝕埋弧焊絲，焊絲的化學(xué)成分(重量％)為C 0.01～0.08％，Mn 1.20～1.80％，Si 0.05～0.5％，Ti 0.03～0.15％，B 0.001～0.008％，Mo 0.20～0.55％，Ni 0.03～0.5％，Cu 0.20～0.5％，S≤0.005％，P≤0.01％，其余為Fe。
現(xiàn)將本發(fā)明化學(xué)成分設(shè)計依據(jù)敘述如下采用很低的碳含量，降低了焊縫金屬的硬度和裂紋敏感指數(shù)，一方面提高了焊縫金屬的低溫韌性與抗氫裂裂紋的能力，另一方面提高了焊縫金屬的抗硫化氫腐蝕的能力。
焊絲中的S、P是有害元素，含量偏高時，會明顯降低焊縫金屬的韌性和抗硫化氫腐蝕的能力，所以要嚴格控制其含量。本發(fā)明的焊絲中，S、P控制為(重量％)S≤0.005％，P≤0.01％。
加入Mn、Mo元素一方面通過固溶強化提高了焊縫金屬的強度，另一方面Mn、Mo元素推遲了奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度，抑制了先共析鐵素體和側(cè)板條鐵素體的形成，促進了晶內(nèi)針狀鐵素體的形成，提高了焊縫金屬的低溫韌性。
加入微合金元素Ti、B。Ti與氧的親合力很大，在焊縫中形成TiO，一方面阻礙奧氏體晶粒的長大，細化了晶粒，另一方面作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點，促進了針狀鐵素體的形成。而B的原子半徑很小，極易向奧氏體晶界偏聚，降低了晶界能，抑制了先共析鐵素體的形核與長大，促使生成針狀鐵素體，提高了焊縫金屬的韌性。Ti在焊縫中保護B不被氧化。
加入少量的Ni、Cu能阻止氫向焊縫金屬內(nèi)部滲透，降低了對氫誘發(fā)裂紋(HIC)的敏感性，提高了抗H2S腐蝕的能力。
本發(fā)明焊絲與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點1.本發(fā)明焊絲與堿性燒結(jié)焊劑匹配，所得焊縫金屬具有很高的強度和低溫沖擊韌性，尤其是與高堿度焊劑匹配性能更佳；2.本發(fā)明焊絲焊前不要預(yù)熱，焊后不用熱處理，適用于單層或多層，單面或多面的焊接工藝要求；3.本發(fā)明焊絲所焊的熔敷金屬綜合性能σa＝510～590MPa，σb＝580～670MPa，與高堿度焊劑匹配的焊縫金屬的CVN-10℃＝160J。
實施例根據(jù)本發(fā)明焊絲的化學(xué)成分范圍，采用真空感應(yīng)爐冶煉，然后按常規(guī)的鑄造，熱軋成φ8.0盤條，最后經(jīng)退火拔制成3.2mm的焊絲。四種焊絲分別與焊劑SJ101和SJ102匹配所得的熔敷金屬的化學(xué)成分列于表1，熔敷金屬的機械性能列于表2。
表1實施例焊絲熔敷金屬的化學(xué)成分
表2實施例焊絲熔敷金屬的機械性能
注沖擊韌性AKV是五個試樣的平均值
權(quán)利要求
1.一種管線鋼用高韌性抗腐蝕埋弧焊絲，其特征在于它的主要化學(xué)成分(重量％)為C 0.01～0.08％，Mn 1.20～1.80％，Si 0.05～0.5％，Ti 0.03～0.15％，B 0.001～0.008％，Mo 0.20～0.55％，Cu 0.20～0.5％，Ni 0.03～0.5％，S≤0.005％，P≤0.01％，其余為Fe。
2.一種權(quán)利要求1所述管線用高韌性抗腐蝕埋弧焊絲的應(yīng)用，其特征在于與堿性燒結(jié)劑匹配使用。
全文摘要
一種高韌性、抗腐蝕埋弧焊絲,其特征在于:它的主要化學(xué)成分(重量%)為C0.01～0.08%,Mn1.20～1.80%,Si0.05～0.5%,Ti0.03～0.15%,B0.001～0.008%,Mo0.20～0.55%,Cu0.20～0.5%,Ni0.03～0.5%,S≤0.005%,P≤0.01%,,其余為Fe。由本發(fā)明得到的焊縫金屬不但具有更高的強度和韌性,而且能夠適合于含硫化氫天然氣輸送管線的焊接。
文檔編號B23K35/22GK1273897SQ9911292
公開日2000年11月22日 申請日期1999年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月14日
發(fā)明者錢百年, 國旭明, 李晶麗, 劉權(quán) 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所