CN1068528A

CN1068528A - 低碳微合金化埋弧焊丝

Info

Publication number: CN1068528A
Application number: CN 92105621
Authority: CN
Inventors: 许祖泽; 金时麟; 姚锡仁; 雷胜利; 孟润泉; 彭云; 黄锡镐; 贾理果
Original assignee: BAOJI PETROLEUM STEEL PIPE PLA; Central Iron and Steel Research Institute; Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: BAOJI PETROLEUM STEEL PIPE PLA; Central Iron and Steel Research Institute; Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1993-02-03
Anticipated expiration: 2007-07-14
Also published as: CN1025165C

Abstract

本发明提供了一种低碳微合金化埋弧焊焊丝，其化学成分(重量％)为：C0.03～0.1％，Mn 1.20～ 1.60％，Ti 0.02～0.08％，B 0.001～0.008％，Mo 0.20 ～0.40％，Y 0.2～0.4％，余为Fe。本发明主要适用于油、气输送管线的制管和施工。它可以采用大线能量、高速焊接，可以焊前不预热，焊后不加热，适用单层或多层、单面或双面多种工艺要求。焊缝金属具有较高的强度和良好的低温冲击韧性。

Description

本发明属于焊接材料。主要适用于埋弧焊，特别适用于油、气输送管线的钢管的焊接。

象油、气输送管线之类的管道（钢管），承受着油、气的压力和温度及介质的作用，同时还遭受所通过地带的各种自然和人为因素的影响，在使用过程中，可能发生各种各样的破断或断裂事故，造成严重的经济损失，同时，还会污染环境。为此，除从设计、施工和操作三方面防止上述事故外，合理地选材（包括母材及焊接材料）至关重要。

近年来，对油、气输送管材的要求已向大口径、高压力方向发展。为此，对管材提出了高强度高韧性的要求，而且考虑到焊接工艺已是制管和施工的最主要工艺，帮要求管材必须具有良好的焊接性能;同时，还要求可采用大线能量、高速焊接;要求不预热，不后热，可以不开坡口，即要求母材稀释率达60～70%时，焊缝韧性不降低;另外，还要求抗H₂S腐蚀。

近十几年来，国际上开发了不少埋弧焊焊丝，如日本专利JP067205、JP143659、JP108883和中国专利CN89105436都是为不同用途提供的埋弧焊焊丝。上述专利所提及的埋弧焊焊丝，虽都在不同程度上焊接性能和强度性能满足了使用要求，但它们的韧性都较低，特别是低温韧性较低。

本发明的目的在于提供一种高韧性的抗H₂S腐蚀的廉价的埋弧焊焊丝。该焊丝主要用于油、气输送管线，制管和施工，可采用大线能量、高速焊接，而且可不开坡口，焊前不预热，焊后不需热处理，焊接工艺性能好。

针对上述目的，本发明在焊丝化学成分的设计上采用了低碳高纯微合金化的技术方案。焊丝的化学成分（重量%）如下：

C 0.03～0.1%，Mn 1.20～1.60%，Ti 0.02～0.08%，B 0.001～0.008%，Mo 0.20～0.40%，S≤0.01%，P≤0.02%，Y 0.2～0.4%，Si≤0.4，Cu≤0.5%，余为Fe。其中Y为冶炼时加入量。

根据微合金化强韧化理论，为了同时提高焊缝金属的强度和韧性，可通过控制和细化奥氏体原始晶粒及其分解后的二次晶粒来实现，利用少量的微合金化元素，来促使焊缝的晶粒细化，同时尽量降低C含量及有害气体，提高焊缝的韧性。现将本发明化学成分的设计依据分述如下：

控制较低的碳含量是为了提高焊缝的韧性。降低C含量，还可降低P的偏析，提高焊缝抗氢致裂的能力。

加入Mo、Mn的作用，在于通过固溶强化来提高焊缝的强度，Mo、Mn还有提高焊缝抗H₂S腐蚀的能力。

Ti与N具有极高的亲和力，Ti与N结合，限制并降低自由N的含量，提高焊缝韧性。Ti还具有脱氧作用，保护B不被氧化和氮化。

B、Mo元素能推迟奥氏体→铁素体相转变的温度，促使晶粒内针状铁素体的形成;B能在晶界聚焦，抑制先共析铁素体和侧板条铁素体的形成。上述两者均有利于提高焊缝的韧性。

冶炼时加入Y的主要作用一是使S、P等夹杂物球化，并随之与夹杂物一起熔入熔渣中，从而净化焊丝金属，提高焊缝的低温韧性;二是加入Y除一部进入熔渣中外，还有部分Y进入焊缝金属中，可降低焊缝金属氢致冷裂纹敏感性。为此，本发明中，Y 0.2～0.4%为冶炼时加入量。

为了提高焊缝的抗H₂S腐蚀的能力，从冶炼工艺考虑，采用钢包Si-Ca粉处理，其目的一是降低S含量，从而降低MnS含量;二是球化和细化MnS夹杂，使之形状变小变圆。两者均能提高抗H₂S腐蚀性能。

采用本发明焊丝与烧结焊剂相配，进行埋弧焊，所得焊缝金属的抗拉强度σ_b≥400MPa，低温冲击韧性-40℃ CVN≥110J。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、其焊缝在不含Ni、Cr的情况下具有优异的综合性能，有较高的抗拉强度和良好的低温冲击韧性，以及优良的抗H₂S腐蚀能力。

2、可采用大线能量、高速焊接，而且可不开坡口，焊前不预热，焊后不后热。

3、可适用于单层或多层、单面或双面多种工艺要求，以及各种板卷厚度。

4、成本低。

实施例

根据本发明所述的埋弧焊丝的化学成分，冶炼了五批焊丝，其具体的化学成分如表1所示。

采用这五批焊丝与SJ101氟碱性烧结焊剂相匹配，对X70低碳钢钢板板卷进行螺旋焊管施焊。焊后取样，测定焊缝金属的冲击韧性，所得结果如表2所示。

表1 实施例焊丝的化学成分（重量%）

编号	C	Si	Mn	S	P	Mn	B	Ti	Y＊
										1	0.046	<0.4	1.22	0.007	0.003	0.28	0.0028	0.02	0.3
2	0.087	<0.4	1.41	0.009	0.003	0.28	0.0031	0.02	0.3
										3	0.053	0.29	1.41	0.009	0.003	0.29	0.0059	0.08	0.2
4	0.070	0.30	1.41	0.007	0.003	0.29	0.0055	0.06	0.3
										5	0.050	0.21	1.51	0.007	0.004	0.30	0.0050	0.07	0.4
6	0.03	0.21	1.51	0.007	0.004	0.30	0.0046	0.06	0.3
										7	0.08	0.02	1.30	0.002	0.016	0.31	0.0041	0.05	0.3
8	0.07	0.03	1.29	0.003	0.018	0.30	0.0043	0.036	0.3
										9	0.03	0.10	1.37	0.005	0.012	0.31	0.0042	0.034	0.3
10	0.06	0.09	1.40	0.005	0.020	0.33	0.0046	0.028	0.3

＊注：V为冶炼时的加入量。

表2、实施例所得焊缝金属冲击韧性

编号	母材钢号	（CVN）－20℃冲击韧性（J）	（CVN）－40℃冲击韧性（J）
				1	×70	66×2＝132	63×2＝126
2	×70	69×2＝138	72×2＝144
				3	×70	73×2＝146	72×2＝144
4	×70	78×2＝156	74×2＝148
				5	×70	68×2＝136	75×2＝150
6	×70	78×2＝156	74×2＝148
				7	×70	67×2＝134	74×2＝148
8	×70	73×2＝146	73×2＝146
				9	×70	64×2＝128	66×2＝132
10	×70	69×2＝138	65×2＝130

注：试验用冲击试样为5×10×55，即为1/2标准样，固所得结果乘2（根据APT标准）。

Claims

1、一种埋弧焊焊丝，其特征在于化学成分(重量%)为：

C0.03～0.1%，Mn1.20～1.60%，Ti0.02～0.08%，B0.001～0.008%，Mo0.20～0.40%，Y0.2～0.4%，余为Fe。

2、根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于化学成分中，Si≤0.4%，Cu≤0.5%，S≤0.01%，P≤0.02%。

3、根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于Y0.2～0.4%为冶炼时的加入量。