CN101229610A - 高等级管线钢用高强度高韧性高焊速埋弧焊剂 - Google Patents

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乔凌云
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Abstract

一种高等级管线钢用高强度高韧性高焊速埋弧焊剂，由下述重量百分比的成份组成：MgO 32～40，Al2O320～25，SiO215～25，CaF215～25，稀土氧化物3～8，S＜0.04、P＜0.04。本发明通过调整焊剂中的氧化镁、三氧化二铝等含量，并添加稀土氧化物，达到焊接X80钢级焊缝所需要的高焊速、高强度、高韧性的需要，本发明与H80焊丝匹配，能保证焊缝金属具有高强度的同时具有高韧性及良好的工艺性能。

Description

高等级管线钢用高强度高韧性高焊速埋弧焊剂
技术领域
本实用新型涉及一种高等级管线钢用高强度高韧性高焊速埋弧焊剂。
背景技术
X80级管线钢的碳含量较低，材料金相组织占绝大部份的是针状铁素体，具有高强度、高韧性，主要用于制造石油、天然气输送管道。为了使焊缝的性能与母材的性能相匹配，必须开发与之适用的焊接材料。我国西气东输二线输送管道主要采用X80Ф1219×18.4mm埋弧焊管。X80Ф1219×18.4mm埋弧焊管为高强度、大壁厚管线钢管。目前现有的焊剂(SJ101-G)不能满足该管线所要求的焊接机械性能和工艺性能。必须研究开发X80管线钢埋弧焊用焊接材料，以保证焊缝具有高强度、高韧性及焊接所要求的工艺性能。
发明内容
本发明提供一种高等级管线钢用高强度高韧性高焊速埋弧焊剂，适用于高速焊接大壁厚X80级管线钢产品。通过调整焊剂中的氧化镁、三氧化二铝含量并添加稀土氧化物，匹配H80焊丝，达到焊接X80钢级焊缝所需要的高强度、高韧性、高焊速。
本发明提高氧化镁、三氧化二铝含量，保证焊缝氧含量在300～500ppm，改善焊接过程中焊缝金属的流动性，增加焊剂的稳弧性。添加稀土氧化物，细化焊缝组织，改善焊缝中夹杂物形态，提高焊缝的针状铁素体含量，达到机械性能和工艺性能的最佳匹配。
本发明由下述wt％的成分组成：MgO 32～40，Al2O3 20～25，SiO2 15～25，CaF2 15～25，稀土氧化物3～8，S＜0.04、P＜0.04。
所述稀土氧化物为二氧化锆ZrO2。
所述稀土氧化物为三氧化二钇Y2O3。
所述稀土氧化物为三氧化二钇Y2O3+二氧化锆ZrO2。
本发明与H80焊丝匹配能保证焊缝金属具有高强度、高韧性，同时具有高焊速焊接的良好工艺性能。
本发明具有的优点和效果：
1、本发明(F80焊剂)与本申请人生产的H80焊丝匹配用于国产X80级管线钢焊接得到的焊缝性能如下(详见附件一：F80埋弧焊剂试验总结报告)：
1)焊缝的抗拉强度σb≥700Mpa；CVN(-10℃)平均值≥100J。
2)焊缝的组织为AF+少量P，其中大量为铁素体组织。
2、本发明与H80焊丝匹配，焊缝有较好的机械性能。熔敷金属的屈服强度σs＝550～660Mpa，并具有较高的低温韧性。
3、本发明与H80焊丝匹配，具有良好的工艺性能。在X80级高钢级，15mm以上大壁厚钢管焊接中，焊速可达1.5～2.0m/min，焊缝表明光滑，脱渣性好。
4、本发明适应性强，可用于国内各钢厂X80卷板焊接，焊缝性能稳定。
具体实施方式
本发明实施例一。
1)焊剂成分
  成分   MgO   SiO2   Al2O3   CaF2   ZrO2   S   P
  含量(wt％)   35   20   25   16   4   ＜0.04   ＜0.04
2)焊剂制造工艺
将所需原料复检后，研成不同标准粒度的粉状，过筛后按照配方进行配比称重，然后放进干搅拌器进行干搅拌，搅拌均匀后放入湿搅拌器，加入20％左右的水玻璃进行湿搅拌，充分搅拌均匀后，送入造粒机进行造粒，造出的粒状焊剂经热风干燥后送入烘干炉，在150℃-200℃的温度下进行烘干，脱去其水分后过筛，筛分出标准粒度范围内的焊剂送入烧结炉进行烧结，烧结温度800℃-900℃，烧结时间1个小时左右，出炉后经检验、过筛、包装、入库，焊剂生产的所有工序完成。
3)焊剂熔敷金属金属试验力学性能(详见附件二：H80焊丝+F80焊剂熔敷金属试验报告)：
  屈服强度(MPa)   抗拉强度(MPa)     延伸率(A％)   熔敷金属夏比冲击平均值(J)
  -20℃     -40℃
  565   645     26   87     68
4)该焊剂匹配H80焊丝可用于石油天然气高等级管线钢的焊接，同样也适用于桥梁、压力容器、船舶采油平台的焊接，其焊缝具有高强度、高韧性。
本发明实施例二。
1)焊剂成分
  成分 MgO  SiO2  Al2O3  CaF2   ZrO2+Y2O3   S   P
  含量(wt％) 33  20  22  18   7   ＜0.04   ＜0.04
2)生产工艺与实施例一相同。
3)焊剂熔敷试验金属力学性能
  屈服强度(MPa)   抗拉强度(MPa)     延伸率(A％)     熔敷金属夏比冲击平均值(J)
    -20℃     -40℃
  585   685     24     80     70
本发明实施例三。
1)焊剂成分
  成分   MgO   SiO2   Al2O3   CaF2     ZrO2   S   P
  含量(wt％)   32   20   25   18     5   ＜0.04   ＜0.04
2)生产工艺与实施例一相同。
3)焊剂熔敷试验金属力学性能
  屈服强度(MPa)   抗拉强度(MPa)     延伸率(A％)  熔敷金属夏比冲击平均值(J)
 -20℃     -40℃
  565   660     27  80     65

Claims (4)

1.一种高等级管线钢用高强度高韧性高焊速埋弧焊剂，其特征是该焊剂由下述重量百分比的成份组成：MgO 32～40，Al2O3 20～25，SiO2 15～25，CaF215～25，稀土氧化物3～8，S＜0.04、P＜0.04。
2.根据权利要求1所述的高等级管线钢用高强度高韧性高焊速埋弧焊剂，其特征是：所述稀土氧化物为二氧化锆ZrO2。
3.根据权利要求1所述的高等级管线钢用高强度高韧性高焊速埋弧焊剂，其特征是：所述稀土氧化物为三氧化二钇Y2O3。
4.根据权利要求1所述的高等级管线钢用高强度高韧性高焊速埋弧焊剂，其特征是：所述稀土氧化物为三氧化二钇Y2O3+二氧化锆ZrO2。
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