CN101249593B - X80管线钢用气体保护焊实芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种X80管线钢用气体保护焊实芯焊丝,其焊丝成分及重量百分比含量为:C=0.04%~0.08%,Mn=1.4%~2.0%,Si=0.4%~0.7%,Ni=0.80%~1.00%,Mo=0.25%~0.45%,Cu=0.08%~0.20%,Ti=0.03%~0.06%,0<S≤0.015%,0<P≤0.015%,余为Fe及不可避免的杂质。本发明焊丝的力学性能及焊接工艺性能与国外同类焊丝相当,完全匹配西气东输二线工程所采用的X80管,以及其它等强度的工程机械、煤矿机械、铁路桥梁、高层建筑及石油化工等大型重要结构件的焊接生产。

Description

X80管线钢用气体保护焊实芯焊丝
技术领域
本发明涉及焊接材料,尤其是具体为一种完全适用于X80管线钢用气体保护焊实芯焊丝,采用Ar+20%CO2富氩气体保护,可焊接X80管及强度级别相同的其它结构。
背景技术
富氩气体保护焊具有生产效率高,焊接过程中不用清渣,可连续焊接等优点,已广泛应用于工程机械、煤矿机械、铁路桥梁、其它建筑以及高压容器等大型重要结构件的焊接生产。近年来,随着钢材冶炼轧制技术的不断进步,钢材逐渐向高强度、高韧性方向发展,从而降低材料消耗,减轻结构重量、提高结构和安全性。
20世纪60年代以后,由于边远地区大型油田的相继开发,使长输管道的建设得快速发展。随着输线管道压力的不断提高,输送钢管用钢已经由普通碳素钢、普通低合金钢向微合金化钢发展,配以控轧、控冷和微合金化元素等冶炼技术的应用,管线钢级别由X56、X60、X65发展到90年代的X70、X80。国内西气东输二线工程全部采用X80管,其组织主要是针状铁素体,具有高强度、高韧性。这将对焊接接头的强韧性,进而对焊接材料和焊接工艺提出了更高的要求。然而国内目前没有能完全匹配X80管线钢的气体保护焊实芯焊丝。由于X80管其本身的性能特点,对焊丝的焊接工艺性能、焊缝金属强度与韧性的匹配性及生产工艺要求很高,目前一直被国外的焊接材料所垄断。虽然国外的焊接材料能满足其工程的需要,但由价格昂贵及技术受制于人,使得生产成本增大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种完全适用于X80管线钢焊接的气体保护焊实芯焊丝,其采用Ar+20%CO2富氩气体保护,所焊X80管接头力学性能完全满足西气东输二线工程的技术要求。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种X80管线钢用气体保护焊实芯焊丝,其焊丝成分及重量百分比含量为:C=0.04%~0.08%,Mn=1.4%~2.0%,Si=0.4%~0.7%,Ni=0.80%~1.00%,Mo=0.25%~0.45%,Cu=0.08%~0.20%,Ti=0.03%~0.06%,0<S≤0.015%,0<P≤0.015%,余为Fe及不可避免的杂质。
所述焊丝成分及重量百分比含量为:C=0.048%~0.075%,Mn=1.6%~1.86%,Si=0.52%~0.68%,Ni=0.9%~1.00%,Mo=0.3%~0.39%,Cu=0.1%~0.18%,Ti=0.032%~0.06%,0<S≤0.012%,0<P≤0.01%,余为Fe及不可避免的杂质。
所述焊丝成分及重量百分比含量为:C=0.06%~0.075%,Mn=1.75%~1.86%,Si=0.6%~0.68%,Ni=0.95%~1.00%,Mo=0.35%~0.39%,Cu=0.12%~0.18%,Ti=0.036%~0.046%,0<S≤0.01%,0<P≤0.0016%,余为Fe及不可避免的杂质。
所述焊丝成分及重量百分比含量为,C 0.048%、Mn 1.60%、Si 0.52%、Ni 0.90%、Mo 0.30%、Cu 0.10%、S 0.012%、P 0.015%、Ti 0.036%,余为Fe及不可避免的杂质。
所述焊丝成分及重量百分比含量为,C 0.075%、Mn 1.75%、Si 0.68%、Ni 0.96%、Mo 0.39%、Cu 0.12%、S 0.010%、P 0.010%、Ti 0.032%,余为Fe及不可避免的杂质。
本发明的有益效果是:
1.本发明焊丝的力学性能及焊接工艺性能与国外同类焊丝相当,从而打破进口产品的垄断地位,故可以降低生产成本。
2.本发明焊丝采用Ar+20%CO2富氩气体保护焊接,所得熔敷金属的抗拉强度Rm≥630MPa,低温冲击韧性Akv(-20℃)≥130J、Akv(-50℃)≥70J。其X80管对接接头的力学性能完全满足西气东输二线工程。
3.本发明焊丝完全匹配西气东输二线工程所采用的X80管,以及其它等强度的工程机械、煤矿机械、铁路桥梁、高层建筑及石油化工等大型重要结构件的焊接生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明:
本发明的X80管线钢用气体保护焊实芯焊丝,其焊丝成分及重量百分比含量为:C=0.04%~0.08%,Mn=1.4%~2.0%,Si=0.4%~0.7%,Ni=0.80%~1.00%,Mo=0.25%~0.45%,Cu=0.08%~0.20%,Ti=0.03%~0.06%,0<S≤0.015%,0<P≤0.015%,余为Fe及不可避免的杂质。
所述焊丝成分及重量百分比含量为:C=0.048%~0.075%,Mn=1.6%~1.86%,Si=0.52%~0.68%,Ni=0.9%~1.00%,Mo=0.3%~0.39%,Cu=0.1%~0.18%,Ti=0.032%~0.06%,0<S≤0.012%,0<P≤0.01%,余为Fe及不可避免的杂质。
所述焊丝成分及重量百分比含量为:C=0.06%~0.075%,Mn=1.75%~1.86%,Si=0.6%~0.68%,Ni=0.95%~1.00%,Mo=0.35%~0.39%,Cu=0.12%~0.18%,Ti=0.036%~0.046%,0<S≤0.01%,0<P≤0.0016%,余为Fe及不可避免的杂质。
所述焊丝成分及重量百分比含量为,C 0.048%、Mn 1.60%、Si 0.52%、Ni 0.90%、Mo 0.30%、Cu 0.10%、S 0.012%、P 0.015%、Ti 0.036%,余为Fe及不可避免的杂质。
所述焊丝成分及重量百分比含量为,C 0.060%、Mn 1.86%、Si 0.60%、Ni 0.10%、Mo 0.35%、Cu 0.18%、S 0.009%、P 0.016%、Ti 0.046%,余为Fe及不可避免的杂质。
所述焊丝成分及重量百分比含量为,C 0.075%、Mn 1.75%、Si 0.68%、Ni 0.96%、Mo 0.39%、Cu 0.12%、S 0.010%、P 0.010%、Ti 0.032%,余为Fe及不可避免的杂质。
现将本发明焊丝化学成分设计的依据叙述如下:
C是保证强度的重要因素,但在高强钢焊缝中的也是致脆元素,而影响焊缝金属的抗裂性能和冲击韧性,所以要严格控制焊丝中的碳含量。加入Mn、Cr、Mo元素,一方面通过固深强化提高了焊缝金属的强度,另一方面Mn、Mo元素推迟了奥氏体组织的转变温度,促进了针状体素体的形成,细化了焊缝金属组织,提高了焊缝金属的低温冲击韧性。Ni的加入提高了焊缝金属的冲击韧性,特别是低温冲击韧性。少量的Cu不仅可以固深强化焊缝金属,而且提高了焊缝金属的耐腐蚀性能。加入少量的Ti元素可以进一步细化焊缝组织,Ti与O、N形成的TiO和TiN,作为针状体素体形核质点,促进了奥氏体组织晶粒内针状体素体的形成。同时Ti能降低焊接过程中金属的飞溅,提高焊接工艺性能。焊丝中的Si作为主要的脱氧元素是必须的,控制Mn、Si含量还可以改善焊接工艺性能,S、P作为杂质元素,含量偏高时会严重影响焊缝金属的韧性,应尽量降低。
按照上述配方比例,经真空感应炉冶炼,再经锻造、热轧、退火、拔丝、镀铜、缠轴、包装等工序后,即可完成焊丝的制造过程。具体地说,本发明焊丝经真空感应炉冶炼,再经锻造、热轧、退火制成盘条。盘条进厂后,首先要进行严格的检验,以保证成品焊丝的成分符合要求,特别是控制S、P含量。检验合格后的盘条就可以进行生产了。第一步:去除退火所生成的氧化皮。主要包括机械去除和化学去除,以保证焊丝表面呈灰白色后才能进入下一道工序。第二步:拔丝工序,即将焊丝拔至所需要的直径。拔丝分为大拔和细拔。大拔通常需经过五至六次,将焊丝从直径5.5mm一直拔到2mm左右。然后进入细拔,最后一直拔到所需的直径。第三步:酸洗工序,经过大拔的焊丝由于表面的不洁净,需经酸洗,以保证镀铜的顺利进行。第四步:镀铜工序,主要是化学镀铜,即焊丝通过一定浓度的CuSO4溶液,从而使焊丝表面均匀地镀上一层铜。第五步:水洗和烘干工序。是焊丝表面洁净干燥。最后,焊丝经缠轴、包装工序后,即可完成焊丝的制造过程。上述生产过程为常规过程,不进行详细叙述。
根据本发明的化学成分范围,采用真空感应炉冶炼了三炉焊丝,经锻造、热轧、退火、拔丝、镀铜、缠轴等工序,加工成直径为1.0的成品焊丝。焊丝的化学成分如表1所示,三种焊丝采用Ar+20%CO2富氩气体保护,焊接参数为:焊接电流为220A,电弧电压为20V,进行焊接所得熔敷金属的力学性能如表2所示。
表1实施例焊丝的化学成分
  序号   C   Mn   Si   Ni   Mo   Cu   Ti   S   P
  1   0.048   1.60   0.52   0.90   0.30   0.10   0.036   0.012   0.015
  2   0.060   1.86   0.60   1.00   0.35   0.18   0.046   0.009   0.016
  3   0.075   1.75   0.68   0.96   0.39   0.12   0.032   0.010   0.010
  4   0.04   1.4   0.4   0.8   0.25   0.08   0.03   0.015   0.015
  5   0.08   2.0   0.7   1.0   0.45   0.2   0.06   0.015   0.015
表2实施例焊丝熔敷金属的力学性能
序号   抗拉强度Rm/Mpa   屈服强度Rel/Mpa   延伸率A/%   Akv-20℃J   Akv-50℃J
  1   692   599   22.4   138   74
  2   713   650   23.6   152   86
  3   752   648   21.0   150   81
  4   680   578   24.0   158   80
  5   760   680   20.8   142   78
综上所述,本发明的内容并不局限在上述的实施例的配比中,相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例,但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (5)

1.一种X80管线钢用气体保护焊实芯焊丝,其焊丝成分及重量百分比含量为:C=0.04%~0.08%,Mn=1.4%~2.0%,Si=0.4%~0.7%,Ni=0.80%~1.00%,Mo=0.25%~0.45%,Cu=0.08%~0.20%,Ti=0.03%~0.06%,0<S≤0.015%,0<P≤0.015%,余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的X80管线钢用气体保护焊实芯焊丝,其特征在于,所述焊丝成分及重量百分比含量为:C=0.048%~0.075%,Mn=1.6%~1.86%,Si=0.52%~0.68%,Ni=0.9%~1.00%,Mo=0.3%~0.39%,Cu=0.1%~0.18%,Ti=0.032%~0.06%,0<S≤0.012%,0<P≤0.01%,余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的X80管线钢用气体保护焊实芯焊丝,其特征在于,所述焊丝成分及重量百分比含量为:C=0.06%~0.075%,Mn=1.75%~1.86%,Si=0.6%~0.68%,Ni=0.95%~1.00%,Mo=0.35%~0.39%,Cu=0.12%~0.18%,Ti=0.036%~0.046%,0<S≤0.01%,0<P≤0.0016%,余为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的X80管线钢用气体保护焊实芯焊丝,其特征在于,所述焊丝成分及重量百分比含量为,C 0.048%、Mn 1.60%、Si 0.52%、Ni 0.90%、Mo 0.30%、Cu 0.10%、S 0.012%、P 0.015%、Ti 0.036%,余为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的X80管线钢用气体保护焊实芯焊丝,其特征在于,所述焊丝成分及重量百分比含量为,C 0.075%、Mn 1.75%、Si 0.68%、Ni 0.96%、Mo 0.39%、Cu 0.12%、S 0.010%、P 0.010%、Ti 0.032%,余为Fe及不可避免的杂质。
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Assignor: TIANJIN BRIDGE WELDING MATERIALS GROUP Co.,Ltd.

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Denomination of invention: Shield-arc welding solid core welding wire for X80 pipeline steel

Granted publication date: 20100616

License type: Exclusive License

Open date: 20080827

Record date: 20110816

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Effective date: 20111108

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