CN101239427A - 高强度钢质油气管线专用焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明属于焊丝技术领域，公开了一种高强度钢质油气管线专用焊丝。其技术方案为，该焊丝含有下列重量百分比的元素：碳C：0.06－0.10、硅Si：0.40－1.00、锰Mn：1.40－2.10、铬Cr：0.06－1.00、铌Nb：≤0.10、硼B：≤0.10、镍Ni：≤1.00、硫S≤0.10、磷P≤0.10，余量为铁及其不可避免的杂质构成。经实验，利用该焊丝能够在零下50℃的环境温度下实现对低焊接裂纹敏感性钢质油气管线的焊接，同时能够实现焊缝的微合金化，提高了焊缝的强韧性，降低了焊接时的飞溅程度和利用替代焊丝焊接的焊缝易产生冷裂纹现象的发生。利用该专用焊丝每吨的生产成本比普通的替代焊丝减少2500多元以上，具有非常大的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于焊丝技术领域，尤其涉及一种高强度钢质油气管线专用焊丝。
背景技术
钢质油气管线是一种在不预热或低预热的情况下焊接不出裂纹的钢种，由于该种钢种是一种新型的钢材，至今没有专门用于该钢种焊接的专用焊丝，一般使用其他品种的高强度焊丝代替。使用低级别的焊丝焊接，其焊缝的焊接强度不够；而使用高级别的焊丝焊接，其焊缝的焊接强度足够高时会有冷裂纹现象的发生。
发明内容
本发明的目的，就是提供一种能够专门使用焊接高强度钢质油气管线专用焊丝。
实现本发明目的的技术方案为：
高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：含有下列重量百分比的元素：碳C：0.06-0.10、硅Si：0.40-1.00、锰Mn：1.40-2.10、铬Cr：0.06-1.00、硫S≤0.10、磷P≤0.10，余量为铁及其不可避免的杂质构成。
另外，构成所述的焊丝中铌Nb元素的重量百分比小于0.10；
构成所述的焊丝中硼B元素的重量百分比小于0.10；
构成所述的焊丝中镍Ni元素的重量百分比小于1.00；
构成所述的焊丝中含有重量百分比为0.01-0.10的钒V元素；
构成所述的焊丝中硼B元素的重量百分比小于0.10；
构成所述的焊丝中镍Ni元素的重量百分比小于1.00；
构成所述的焊丝中铌Nb元素的重量百分比小于0.10；
构成所述的焊丝中硼B元素的重量百分比小于0.10；
构成所述的焊丝中镍Ni元素的重量百分比小于1.00；
构成所述的焊丝中硼B元素的重量百分比小于0.10；
本发明所提供的高强度钢质油气管线专用焊丝具有以下优点：其一，该焊丝为钢质油气管线的专用焊丝；其二，利用该焊丝焊接的高强度结构钢，不但能够实现焊缝的微合金化，阻止了焊接的焊缝产生冷裂纹现象的发生，并且焊接时无须预热，改善了焊工的操作环境，使用极其方便；其三，由于在该焊丝中含有适量的Ni、B、V或Nb，使得焊缝的晶粒更加细化，提高了焊缝的强韧性，降低了焊接时的飞溅程度；其四，利用该专用焊丝每吨的生产成本比普通的替代焊丝减少2500多元以上，具有非常大的经济效益。
具体实施方式
实施例1
选用S和P均小于0.015重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.10、Si：0.60、Mn：2.00、Cr：0.80，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.01的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.5。
实施例2
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.06、Si：0.40、Mn：1.50、Cr：1.00，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.02的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.3。
实施例3
选用S和P均小于0.015重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.08、Si：1.00、Mn：1.80、Cr：0.90，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.05的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.35。
以上为由C、Si、Mn和Cr及铜元素构成的高强度钢质油气管线专用焊丝。由于在由C、Si、Mn构成的普通的焊丝的成份中加入了适量的铬元素，因此提高了焊丝的焊接强度。
实施例4
选用S和P均小于0.015重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.07、Si：0.50、Mn：2.00、Cr：0.40、Nb：0.10，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.01的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.2。
实施例5
选用S和P均小于0.010重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.09、Si：0.80、Mn：1.50、Cr：0.60、Nb：0.05，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.02的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.3。
实施例6
选用S和P均小于0.005重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.10、Si：1.00、Mn：1.80、Cr：0.80、Nb：0.06，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.05的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.25。
以上为由C、Si、Mn、Cr、Nb及铜元素构成的高强度钢质油气管线专用焊丝，由于在含有Cr的焊丝中添加了适量的铌元素，因此不仅提高了焊丝的焊接强度，而且还使其韧性得到了提高；经试验，铌元素添加的适量会使其韧性得到提高，反之会降低其韧性。
实施例7
选用S和P均小于0.015重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.10、Si：0.80、Mn：1.80、Cr：0.50、Ni：0.80，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.01的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.2。
实施例8
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.07、Si：1.00、Mn：1.60、Cr：0.70、Ni：0.85，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.02的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.4。
实施例9
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.06、Si：1.20、Mn：1.50、Cr：0.40、Ni：1.00，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.05的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.35。
以上为由C、Si、Mn、Cr、Ni及铜元素构成的高强度钢质油气管线专用焊丝，由于在含有Cr的焊丝中添加了适量的镍元素，因此不仅提高了焊丝的焊接强度，而且还使其在低温环境下的抗冲击性能达到了提高。
实施例10
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.09、Si：0.65、Mn：1.70、Cr：0.45、V：0.08，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.01的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.25。
实施例11
选用S和P均小于0.015重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.06、Si：1.00、Mn：1.60、Cr：0.75、V：0.10，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.02的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.3。
实施例12
选用S和P均小于0.005重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.08、Si：0.60、Mn：1.80、Cr：0.65、V：0.06，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.05的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.35。
以上为由C、Si、Mn、Cr、V及铜元素构成的高强度钢质油气管线专用焊丝，由于在含有Cr的焊丝中添加了适量的钒元素，因此在提高了焊丝所焊接的焊缝焊接强度的同时，使其焊缝的晶粒更加细化，提高了焊缝的强韧性。
实施例13
选用S和P均小于0.015重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.09、Si：0.65、Mn：1.70、Cr：0.30、V：0.04、B：0.10，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.01的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.5。
实施例14
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.06、Si：1.00、Mn：1.60、Cr：0.40、V：0.06、B：0.05，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.02的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.3。
实施例15
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.08、Si：0.60、Mn：1.40、Cr：0.20、V：0.07、B：0.08，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.05的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.35。
以上为由C、Si、Mn、Cr、V、B及铜元素构成的高强度钢质油气管线专用焊丝，由于在含有Cr和V的焊丝中添加了适量的硼元素，进一步使其焊缝的晶粒更加细化，焊缝的强韧性更好。
实施例16
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.09、Si：0.65、Mn：1.20、Cr：0.25、V：0.08、Ni：0.40，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.01的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.5。
实施例17
选用S和P均小于0.015重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.07、Si：0.50、Mn：1.80、Cr：0.35、V：0.05、Ni：0.60，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.02的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.3。
实施例18
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.08、Si：0.60、Mn：1.80、Cr：0.30、V：0.06、Ni：0.50，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.05的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.35。
以上为由C、Si、Mn、Cr、V、Ni及铜元素构成的高强度钢质油气管线专用焊丝，由于在含有Cr和V的焊丝中添加了适量的镍元素，因此利用该焊丝所焊接的焊缝具有高的焊接强度，而且还使所焊接的焊缝在低温环境下的抗冲击性能达到了提高。
实施例19
选用S和P均小于0.010重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.07、Si：1.00、Mn：1.40、Cr：0.40、V：0.06、Nb：0.03，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.01的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.35。
实施例20
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.09、Si：0.70、Mn：2.10、Cr：0.35、V：0.04、Nb：0.05，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.02的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.3。
实施例21
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.08、Si：0.60、Mn：1.40、Cr：0.25、V：0.07、Nb：0.01，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.05的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.35。
以上为由C、Si、Mn、Cr、V、Nb及铜元素构成的高强度钢质油气管线专用焊丝，由于在含有Cr和V的焊丝中添加了适量的铌元素，由于钒和铌元素的复合添加可以起到细化晶粒的作用，因此利用该焊丝所焊接的焊缝具有高的焊接强度，并可以改善所焊接的焊缝的韧性。
实施例22
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.09、Si：0.40、Mn：1.80、Cr：0.20、V：0.05、Nb：0.020、B：0.05，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.01的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.5。
实施例23
选用S和P均小于0.020重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.07、Si：1.00、Mn：1.60、Cr：0.10、V：0.02、Nb：0.030、B：0.02，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.02的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.3。
实施例24
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.08、Si：0.50、Mn：1.40、Cr：0.15、V：0.03、Nb：0.015、B：0.03，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.05的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.35。
以上为由C、Si、Mn、Cr、V、Nb、B及铜元素构成的高强度钢质油气管线专用焊丝，由于在含有Cr、V、Nb的焊丝中添加了适量的硼元素，而V、Nb、B元素的合理的复合添加可以起到细化晶粒的作用，因此利用该焊丝所焊接的焊缝同样也具有高的焊接强度，并可以改善所焊接的焊缝的韧性。
实施例25
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.10、Si：0.80、Mn：1.80、Cr：0.15、V：0.02、Nb：0.025、Ni：0.20，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.01的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.5。
实施例26
选用S和P均小于0.015重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.08、Si：0.60、Mn：1.80、Cr：0.20、V：0.04、Nb：0.030、Ni：0.50，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.02的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.3。
实施例27
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.06、Si：1.00、Mn：1.60、Cr：0.10、V：0.05、Nb：0.020、Ni：0.70，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.05的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.35。
以上为由C、Si、Mn、Cr、V、Nb、Ni及铜元素构成的高强度钢质油气管线专用焊丝，由于在含有Cr、V、Nb的焊丝中添加了适量的镍元素，而V、Nb、Ni元素的合理的复合添加同样能够起到细化晶粒的作用，利用该焊丝所焊接的焊缝同样也具有高的焊接强度，并改善了所焊接的焊缝的韧性。
实施例28
选用S和P均小于0.015重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.08、Si：0.40、Mn：1.80、Cr：0.08、V：0.03、Nb：0.012、Ni：0.08、B：0.01，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.01的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.5。
实施例29
选用S和P均小于0.025重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.09、Si：0.70、Mn：1.80、Cr：0.07、V：0.01、Nb：0.015、Ni：0.06、B：0.02，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.02的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.3。
实施例30
选用S和P均小于0.015重量百分数的钢材进行焊丝钢的冶炼，其冶炼工艺无特殊要求。在冶炼的过程中加入下列重量百分比的元素C：0.08、Si：0.80、Mn：2.10、Cr：0.06、V：0.02、Nb：0.010、Ni：0.05、B：0.015，余量为铁及其不可避免的其含量不多于铁成份百分之0.05的杂质。在拉拔成焊丝后将焊丝镀铜，其镀铜的量为焊丝中铁成分的百分之0.35。
以上为由C、Si、Mn、Cr、V、Nb、Ni、B及铜元素构成的高强度钢质油气管线专用焊丝，该三个实施例是构成高强度钢质油气管线专用焊丝的最佳实施例。其中各种元素的合理搭配所组成的高强度钢质油气管线专用焊丝焊接高强度钢质油气管线形成的焊缝具有相匹配的焊接强度和低温韧性。
以上构成的高强度钢质油气管线专用焊丝均能够实现本发明与高强度钢质油气管线相匹配的目的，并且由于在焊丝中含有适量的Cr、V、Nb、Ni和/或B，大大提高了焊缝的强度和低温韧性，并且降低了焊缝处的碳当量指数和冷裂纹指数，可以省去焊接时的预热工序和焊接后的热处理工序，简化焊接的工艺要求。
根据实验，利用上述实施例制备出的焊丝(规格为直径为1.6毫米)，对Q460型号的低焊接裂纹敏感性高强度钢板在零下50℃的实验环境温度下进行焊接，焊接条件为：焊接电流为直流反接310A、电压30V下的焊缝的熔敷金属力学性能参数为：抗拉强度(Rm)达到了800Mpa以上，屈服强度(Rr0.2)达到了650Mpa以上，断后伸长率为16A，V型冲击吸收功(AKv)经过测试其平均只达到了82J(零下50℃)，远远高于利用替代焊丝所规定的60J标准。
Claims (11)
1、高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：含有下列重量百分比的元素：碳C：0.06-0.10、硅Si：0.40-1.00、锰Mn：1.40-2.10、铬Cr：0.06-1.00、硫S≤0.10、磷P≤0.10，余量为铁及其不可避免的杂质构成。
2、根据权利要求1所述的高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：构成所述的焊丝中铌Nb元素的重量百分比小于0.10。
3、根据权利要求1所述的高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：构成所述的焊丝中硼B元素的重量百分比小于0.10。
4、根据权利要求1所述的高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：构成所述的焊丝中镍Ni元素的重量百分比小于1.00。
5、根据权利要求1所述的高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：构成所述的焊丝中含有重量百分比为0.01-0.10的钒V元素。
6、根据权利要求5所述的高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：构成所述的焊丝中硼B元素的重量百分比小于0.10。
7、根据权利要求5所述的高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：构成所述的焊丝中镍Ni元素的重量百分比小于1.00。
8、根据权利要求5所述的高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：构成所述的焊丝中铌Nb元素的重量百分比小于0.10。
9、根据权利要求8所述的高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：构成所述的焊丝中硼B元素的重量百分比小于0.10。
10、根据权利要求8所述的高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：构成所述的焊丝中镍Ni元素的重量百分比小于1.00。
11、根据权利要求10所述的高强度钢质油气管线专用焊丝，其特征在于：构成所述的焊丝中硼B元素的重量百分比小于0.10。
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- 2008-03-23 CN CNA2008100546778A patent/CN101239427A/zh active Pending
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080813 |