CN106141498A - 一种石油天然气长输管道用高强度焊丝 - Google Patents

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    • B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B23K35/3086—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn

Abstract

本发明公开了一种石油天然气长输管道用高强度焊丝，其原料按重量百分比包括：Cr：18‑22％，Ni：5‑10％，Si：0.2‑0.35％，Ti：≤0.065％，Mn：2.1‑2.4％，C：≤0.026％，W：≤0.18％，Cu：≤0.25％，Co：≤0.28％，La：≤0.038％，AL：≤0.075％，B：≤0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明强度高，韧性好。

Description

一种石油天然气长输管道用高强度焊丝
技术领域
本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种石油天然气长输管道用高强度焊丝。
背景技术
石油天然气长输管道采用高钢级输送具有良好的经济效益。近年来管线钢板在天然气长输管线的应用不断增加，该钢管韧性好，强度高，延伸率较高，能承受较大的应力，具有良好的抗震及气密性。由于钢管的高强度及高韧性，因而要求与之相匹配的焊丝也应具有相应的强度和高韧性。而现有的焊接材料的韧性与强度尚不能满足X100级管线钢板的要求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种石油天然气长输管道用高强度焊丝，强度高，韧性好。
本发明提出的一种石油天然气长输管道用高强度焊丝，其原料按重量百分比包括：
Cr：18-22％，Ni：5-10％，Si：0.2-0.35％，Ti：≤0.065％，Mn：2.1-2.4％，C：≤0.026％，W：≤0.18％，Cu：≤0.25％，Co：≤0.28％，La：≤0.038％，AL：≤0.075％，B：≤0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地，其中Mn、Ti的含量满足函数关系式：nTi＝0.012×nMn 2-0.000051；nMn、nTi分别表示Mn、Ti在组分中所占重量百分比。
优选地，Cr、Ni及Si的重量比为20-21.5：9-9.5：0.3-0.34。
优选地，Ti与Mn的重量比为0.012-0.018：2.2-2.28。
优选地，C、W及Cu的重量比为0.018-0.024：0.11-0.14：0.12-0.21。
优选地，Co与La的重量比为0.16-0.24：0.018-0.025。
优选地，所述的石油天然气长输管道用高强度焊丝，其原料按重量百分比包括：Cr：20-21.5％，Ni：9-9.5％，Si：0.3-0.34％，Ti：0.012-0.018％，Mn：2.2-2.28％，C：0.018-0.024％，W：0.11-0.14％，Cu：0.12-0.21％，Co：0.16-0.24％，La：0.018-0.025％，AL：0.045-0.062％，B：0.0012-0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明中，Cr、Ni、C、Mn、P、S、W、Cu、Co、Ti、La、AL、W、B配合作用，可促使在焊缝中产生大量高密度位错的细针状铁素体组织，本发明可满足低温装备及其低温条件下的高强度、高韧性及耐腐蚀系列钢种的焊接技术要求，焊接工艺性能好，适合焊接电流范围较大，无气孔、成型美观，焊缝具有与基材相当高的强韧性能和优良的耐低温性能。
其中Mn与Ti配合作用，并合理控制两者含量关系，Mn在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一，锰在焊接过渡到焊缝中时，通过脱氧反应形成氧化物夹杂或氧硫复合物夹杂，还有一部分夹杂物是Ti脱氮形成的氮化物，这些夹杂物可作为针状铁素体的形核质点，形核质点的数量直接决定针状铁素体针片的大小，协同作用制品强度极高，韧性极为优异。
而铬在不锈钢中的作用是提高钢的耐腐蚀性能。其原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动有利于抵抗向腐蚀破坏的方向发展。具体原理：首先铬使铁基固溶体的电极电位提高，其次铬吸收铁的电子使铁钝化。即铬在氧化以后可以在不锈钢表面形成一层Cr2O3的保护膜，阻止外界酸碱因子的进入和继续腐蚀。
镍在不锈钢中的作用是提高钢的耐腐蚀性能及改善其工艺性能。其原因是镍和铬在不锈钢中是配合发挥作用的，镍可使高铬钢的组织发生变化，从而改善不锈钢的耐腐蚀性能和工艺性能即延展性能。
碳在不锈钢中的作用一方面碳是稳定奥氏体的元素，另一方面碳与铬形成一系列复杂的碳化物，影响不锈钢的耐腐蚀性能。可在很大程度上克服铬镍不锈钢的晶间腐蚀，且易于焊接及冷变形等。
锰在不锈钢中的作用一方面是降低钢的临界淬火速度，冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温；另一方面Mn是焊缝强韧化的有效元素，在焊缝中有利于脱氧，防止引起热裂纹铁硫化物的形成。
硅在不锈钢中作用是焊接时起脱氧和强化焊缝的作用，且硅也是形成铁素体的元素，在一般不锈钢中为常见杂质元素，而一定量的硅对不锈钢的工艺性能有着重要影响。
另外，一定量的铜作为合金元素可改善合金钢的耐大气腐蚀性等特殊要求。钴可增加钢在高温下的强度极限及蠕变极限，并对降低奥氏体晶粒长大有显著影响。钛可细化晶粒、防止钢中产生气泡与晶间腐蚀，改善钢的品质和提高钢的机械性能。钨有利于提高钢的蠕变强度，具有回火稳定性和良好的高温强度。硼具有提高钢的淬透性和细化晶粒的作用。另外不可避免夹杂有硫、磷有害元素，故将其含量控制在较低范围内，以提高焊缝纯净度和焊接性能及进一步提高焊缝耐候性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种石油天然气长输管道用高强度焊丝，其原料按重量百分比包括：
Cr：18％，Ni：10％，Si：0.2％，Ti：0.064％，Mn：2.4％，C：≤0.026％，W：≤0.18％，Cu：≤0.25％，Co：≤0.28％，La：≤0.038％，AL：≤0.075％，B：≤0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例2
一种石油天然气长输管道用高强度焊丝，其原料按重量百分比包括：
Cr：22％，Ni：5％，Si：0.35％，Ti：0.022％，Mn：2.1％，C：0.026％，W：0.18％，Cu：0.25％，Co：0.28％，La：0.038％，AL：0.075％，B：0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例3
一种石油天然气长输管道用高强度焊丝，其原料按重量百分比包括：
Cr：20％，Ni：9.5％，Si：0.3％，Ti：0.018％，Mn：2.2％，C：0.024％，W：0.11％，Cu：0.21％，Co：0.16％，La：0.025％，AL：0.045％，B：0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例4
一种石油天然气长输管道用高强度焊丝，其原料按重量百分比包括：
Cr：21.5％，Ni：9％，Si：0.34％，Ti：0.012％，Mn：2.28％，C：0.018％，W：0.14％，Cu：0.12％，Co：0.24％，La：0.018％，AL：0.062％，B：0.0012％，余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例5
一种石油天然气长输管道用高强度焊丝，其原料按重量百分比包括：
Cr：20.6％，Ni：9.2％，Si：0.32％，Ti：0.016％，Mn：2.23％，C：0.0192％，W：0.125，Cu：0.16％，Co：0.185％，La：0.022％，AL：0.054％，B：0.0016％，余量为Fe及不可避免的杂质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种石油天然气长输管道用高强度焊丝，其特征在于，其原料按重量百分比包括：
Cr：18-22％，Ni：5-10％，Si：0.2-0.35％，Ti：≤0.065％，Mn：2.1-2.4％，C：≤0.026％，W：≤0.18％，Cu：≤0.25％，Co：≤0.28％，La：≤0.038％，AL：≤0.075％，B：≤0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的石油天然气长输管道用高强度焊丝，其特征在于，其中Mn、Ti的含量满足函数关系式：nTi＝0.012×nMn 2-0.000051；nMn、nTi分别表示Mn、Ti在组分中所占重量百分比。
3.根据权利要求1或2所述的石油天然气长输管道用高强度焊丝，其特征在于，Cr、Ni及Si的重量比为20-21.5：9-9.5：0.3-0.34。
4.根据权利要求1-3任一项所述的石油天然气长输管道用高强度焊丝，其特征在于，Ti与Mn的重量比为0.012-0.018：2.2-2.28。
5.根据权利要求1-4任一项所述的石油天然气长输管道用高强度焊丝，其特征在于，C、W及Cu的重量比为0.018-0.024：0.11-0.14：0.12-0.21。
6.根据权利要求1-5任一项所述的石油天然气长输管道用高强度焊丝，其特征在于，Co与La的重量比为0.16-0.24：0.018-0.025。
7.根据权利要求1-6任一项所述的石油天然气长输管道用高强度焊丝，其特征在于，其原料按重量百分比包括：Cr：20-21.5％，Ni：9-9.5％，Si：0.3-0.34％，Ti：0.012-0.018％，Mn：2.2-2.28％，C：0.018-0.024％，W：0.11-0.14％，Cu：0.12-0.21％，Co：0.16-0.24％，La：0.018-0.025％，AL：0.045-0.062％，B：0.0012-0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
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