CN101362263B - X80等级钢油、气输送管气体保护焊用焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于生产X80等级钢油、气输送管气体保护焊焊丝。其化学成分(按重量百分比计)为:C0.08-0.12%、Mn1.40-2.0%、Si0.30-0.70%、0<P≤0.015%、0<S≤0.015%、Mo0.20-0.40%、Cu0.10-0.35%、Ti0.10-0.2%、Cr0.15-0.40%、Ni0.65-0.90%、B0.004-0.008%、Fe94.9-97.0%、余量为杂质;按照常规气体保护焊焊丝生产工艺制得。用于生产的管道其焊缝性能为:抗拉强度665-750Mpa,屈服强度555-680Mpa,伸长率20-29%,硬度为205-236HV10,夏比冲击功为Akv(-10℃)=230-262J、剪切面积为66-73;热影响区的夏比冲击功为Akv(-10℃)=224-268J、剪切面积为75-83,性能大大优于X80级管线钢对焊缝性能要求的要求,具有与管道本体相近的高强度、高韧性、较好的抗腐蚀性及较低的硬度等优良性能,可有效提高管道运输的安全性、延长管道输送的寿命等特点。
Description
技术领域
本发明属于金属材料焊接用焊丝,特别是一种用于焊接生产X80等级钢油、气输送管气体保护焊焊丝。采用该焊丝焊接成管道(体)后焊缝具有与管道本体相近的高强度、高韧性、较好的抗腐蚀性及较低的硬度等优良性能。
背景技术
管道输送是长距离运输石油、天然气最理想的运输方式,具有经济、安全、高效、节能、不间断,以及对环境破坏程度小等显著特点。因而,世界各国高度重视管道输送技术的发展,许多国家不惜花费大量财力和物力,大力发展管道运输业。管道运输已成为继公路、铁路、水路和航空运输之后的第五大运输业。
管道线建设的发展趋势是向长距离、高压力、大口径发展,使其强度要求越来越高;另外,由于从油气产地到消费地往往长达数千公里,沿途地质条件复杂、气候多变,对管线钢韧性也提出越来越高的要求。随着现代科技的发展,管线钢级别由X56、X60、X65发展到X70、X80。目前,国外管线建设普遍采用X70钢级管线钢,部分长距离管线建设开始采用X80管线钢,但全世界累计长度仅为1750km。而国内西气东输二线天然气管道干线全长约4800km,目前该工程干线所需的X80级、Φ1219×18.4mm螺旋埋弧焊管和X80级、Φ1219×22、26.4、33mm直缝埋弧焊管生产所需的气体保护焊焊丝,焊接成管道后焊缝的性能却难以与X80管材的性能更好地匹配。X80管线钢是一种低合金高强度钢,具有高强度、高的韧性和较好的抗腐蚀性能,其主要化学成分包括Fe、C、Mn、Si,另外还含有0.30%左右的Cr,0.023~0.046%的Ti+V和Mo等微量合金元素以及P、S、N、H和O等有害元素,碳当量Ceq大致在0.43左右。在专利号为200810052501,发明名称为《X80钢级管线钢用气体保护焊实芯焊丝》的专利文献中,公开了一种重量百分比成份为:C0.04-0.08%,Mn1.40-2.0%,Si0.40-0.70%,0<P≤0.015%,0<S≤0.015%,Mo0.25-0.45%,Ni0.80-1.0%,Cu0.08-0.20%,Ti0.03-0.06%,其余为Fe及不可避免的杂质的气保护焊焊丝,该焊丝成份中由于缺了Cr元素,Ti元素的含量又不足,因而焊缝的抗氧化和抗腐蚀性能要较X80等级钢差、韧性偏低而硬度较高,焊缝与X80管体的性能匹配性较差等缺陷。
发明内容
本发明的目的是研究设计一种X80等级钢油、气输送管气体保护焊用焊丝,以达到焊接成管道后焊缝的性能与X80管材的性能更理想地匹配,使焊缝具有与管道本体相近的高强度、高韧性、较好的抗腐蚀性及较低的硬度等优良性能,以提高管道运输的安全性、延长管道输送的寿命、降低管道运输线维护保养的工作量等目的。
本发明的解决方案是针对背景技术存在的缺陷,在背景技术基础上增加了可有效提高焊缝的抗氧化性和抗腐蚀性的Cr元素,成倍的提高Ti元素的含量、同时增加可与Ti综合作用形成Ti(CN)、Ti2O3和BN夹杂物颗粒,作为针状铁素体形核质点、促进针状铁素体的形成的B(硼)元素,以进一步提高焊缝金属的冲击韧性、降低其硬碎性;本发明即以此实现其发明目的。因此本发明焊丝的成份及各成份的重量百分比为:C0.08-0.12%、Mn1.40-2.0%、Si0.30-0.70%、0<P≤0.015%、0<S≤0.015%、Mo0.20-0.40%、Cu0.10-0.35%、Ti0.10-0.2%、Cr0.15-0.40%、Ni0.65-0.90%、B0.004-0.008%、Fe94.9-97.0%、余量为杂质;将生产上述成份焊丝所需的原料按照常规气体保护焊焊丝冶炼工艺、按比例投入真空感应炉或钢水包内,经冶炼、制成盘条,拉拔、热处理、拉拔至要求直径后,再经清洗、镀铜、分卷即成。
本发明由于在背景技术基础上增加Cr元素及B元素,并成倍的提高Ti元素的含量,有效提高焊缝的抗氧化性、抗腐蚀性、冲击韧性、降低硬碎性,从而使焊缝具有与管道本体相近的高强度、高韧性、较好的抗腐蚀性及较低的硬度等优良性能。本发明焊丝用于焊接X80等级管线钢,其焊缝的性能为:抗拉强度665-750Mpa,屈服强度555-680Mpa,伸长率20-29%,焊缝的硬度为205-236HV10,焊缝的夏比冲击功为Akv(-10℃)=230-262J、剪切面积为66-73;热影响区的夏比冲击功为Akv(-10℃)=224-268J、剪切面积为75-83,其性能大大优于X80管线钢对焊缝要求的技术指标,可有效提高管道运输的安全性、延长管道输送的寿命、降低管道运输线维护保养的工作量等特点。
具体实施方式
以焊接直径为Φ1219mm,壁厚分别为22mm、26.4mm及33mm的X80等级钢管焊丝为例:将所需原料按比例投入真空感应炉内,按照常规气体保护焊焊丝冶炼工艺冶炼后制成盘条,经拉拔、热处理、拉拔至直径Φ1.5mm后,再经清洗、镀铜、分卷得化学成份(按重量百分比计)为:C0.10%、Mn1.57%、Si0.56%、S0.004%、P0.010%、Cr0.22%、Ni0.80%、Mo0.22%、Cu0.14%、Ti0.13%、B0.006%、Fe96.2%、余量为杂质的焊丝。该焊丝经对不同厚度、成份有一定差别的X80等级钢管进行分组直缝埋弧焊焊接实验:
实验一:该实施方式所生产的焊丝对Φ1219×22mm的X80等级钢管进行5组直缝埋弧焊焊接实验,经检测焊缝的性能为:抗拉强度670-700Mpa,屈服强度555-680Mpa,伸长率20-24%,焊缝的硬度为215-236HV10,焊缝的夏比冲击功为Akv(-10℃)=230-250J、剪切面积为65-72;热影响区的夏比冲击功为Akv(-10℃)=224-268J、剪切面积为76-83,其性能大大优于X80管线钢的技术指标。弯曲试验亦均合格(弯曲角度为180°,弯曲直径为壁厚的六倍)。
该实验用X80等级钢的化学成份为::C0.06%、Mn1.72%、Si0.20%、Cr0.30%、Nb0.09%、Ni+Cu:0.37%、V+Ti:0.01%、S0.003%、P0.005%、N0.003%、余量为Fe及微量的杂质。
实验二:经5组Φ1219×26.4mm的管体直缝埋弧焊焊接实验,检测焊缝的性能为:抗拉强度665-710Mpa,屈服强度55-615Mpa,伸长率22-25%,焊缝的硬度为205-228HV10,焊缝的夏比冲击功为Akv(-10℃)=238-262J、剪切面积为66-73;热影响区的夏比冲击功为Akv(-10℃)=226-254J、剪切面积为75-83,其性能大大优于X80管线钢的技术指标。弯曲试验亦均合格(弯曲角度为180°,弯曲直径为壁厚的六倍)。
该实验用X80等级钢的化学成份为::C0.05%、Mn1.78%、Si0.20%、Cr0.30%、Nb0.010%、Ni+Cu:0.37%、V+Ti:0.01%、S0.003%、P0.005%、N0.003%、余量为Fe及微量的杂质。
实验三:经5组Φ1219×33mm的管体进行直缝埋弧焊焊接实验,检测焊缝的性能为:抗拉强度680-750Mpa,屈服强度590-680Mpa,伸长率26-29%,焊缝的硬度为215-236HV10,焊缝的夏比冲击功为Akv(-10℃)=238-262J、剪切面积为66-73;热影响区的夏比冲击功为Akv(-10℃)=226-254J、剪切面积为75-83,其性能大大优于X80管线钢的技术指标。弯曲试验亦均合格(弯曲角度为180°,弯曲直径为壁厚的六倍)。
该实验用X80等级钢的化学成份为::C0.04%、Mn1.76%、Si0.20%、Cr0.30%、Nb0.01%、Ni+Cu:0.37%、V+Ti:0.10%、S0.003%、P0.005%、N0.003%、余量为Fe及微量的杂质。
上述各实验其性能均大大优于X80管线钢对焊缝要求的技术指标,且焊缝性能与管道本体更为相近等。
Claims (1)
1.一种X80等级钢油、气输送管气体保护焊用焊丝,其特征在于以重量百分比计焊丝的成份为:C 0.10%、Mn 1.57%、Si 0.56%、P 0.010%、S 0.004%、Mo 0.22%、Cu 0.14%、Ti 0.13%、Cr 0.22%、Ni 0.80%、B 0.006%、Fe 96.2%、余量为杂质;将生产上述成份焊丝所需的原料按照常规气体保护焊焊丝冶炼工艺、按比例投入真空感应炉或钢水包内,经冶炼、制成盘条、拉拔、热处理、拉拔至要求直径后,再经清洗、镀铜、分卷即成。
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