CN108340091B - 一种超细径x80管线钢焊接用药芯焊丝 - Google Patents
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Abstract
一种超细径X80管线钢焊接用药芯焊丝，属于材料加工中的焊接材料领域。焊丝直径在0.6‑0.8mm，其粉体药芯的组分及各组分的质量百分含量(％)是：碳化铬：30‑50％；石墨：2‑6％；钛铁：10‑20％；电解锰1‑5％；钼铁：2‑10％；WC：1‑4％，铁粉：余量。采用SPCC钢带作为药皮，粉体药芯填充率为4‑8％。采用本发明的焊丝进行焊接时飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。
Description
技术领域
本发明属于材料加工中的焊接材料领域，涉及一种超细径X80管线钢焊接用药芯焊丝，主要应用于X80管线钢的焊接。
背景技术
油气输送管线是一项大规模的焊接成型和长距离的焊接安装工程，管线钢的焊接包括制管成型焊接和钢管现场对接焊接两个领域。在钢管现场对接焊接过程中，由于这种焊接是在复杂气候和地质条件下进行的，因而对管线钢的焊接性提出了更高的要求。为了确保顺利和经济铺设管线,管线钢应具有优秀的野外焊接性能，这意味着管线钢的碳当量必须尽可能低。正是由于管线钢碳当量的降低，因此焊接过程中的氢致裂纹敏感性下降，冷裂纹倾向减小，焊接热影响区的性能损害降低。但由于焊接时管线钢经历着一系列复杂的非平衡的物理化学过程，而且随着管线钢强度级别的不断提高，板厚的加大，仍然面临冷裂的问题。所以，只有正确选择焊接材料和相应的工艺措施才能防止冷裂纹的产生。
随着高寒地带油气田的开发以及管道输送压力和钢材等级的提高，管道发生脆性断裂的问题尤为突出。压力管道作为一种典型的焊接结构，由于焊接过程常使焊接接头的组织性能劣化及焊接缺陷处严重的应力集中，使焊接缺陷处成为整个焊接管道中最薄弱部位，服役过程中往往成为裂纹的源头，造成裂纹的扩展甚至失稳断裂。
在焊接中，热影响区是组织劣化、焊接缺陷及应力集中最严重的地方，而热影响区的性能，和热输入息息相关，越大的热输入，使热影响区的恶化越厉害，反之，越小的热输入，可使热影响区和母材及焊缝的组织趋于一致，从而减少缺陷的产生，从根源上遏制裂纹的产生。
发明内容
本发明所要解决的问题，是提供一种超细径0.6-0.8mm的X80管线钢焊接用药芯焊丝，通过降低焊接电流电压(即热输入)，将热影响区的不利影响降低到最小，从根源上解决焊接接头(这里特指热影响区)带来的组织恶化，进而成为裂纹源的问题。
本发明所述的一种超细径X80管线钢焊接用药芯焊丝，其特征在于，焊丝直径在0.6-0.8mm，其粉体药芯的组分及各组分的质量百分含量(％)是：碳化铬：30-50％；石墨：2-6％；钛铁：10-20％；电解锰1-5％；钼铁：2-10％；WC：1-4％，铁粉：余量。
采用SPCC钢带作为药皮，粉体药芯填充率为4-8％。
其中，各组分成分及在药芯焊丝中的作用如下：
碳化铬(Cr≥86.19％，C≤13.32％，为重量百分比)：铬是一种碳化物形成元素。在焊缝金属中，它能与碳生成Cr7C3等金属化合物，而这种金属化合物具有较高的强度、硬度。当它以颗粒状弥散性分布在金属基体上时，能大大提高材料的强度、韧性，铬还具有优良的抗腐蚀性能；
钛铁(采用FeTi40A)：钛有极强的组织晶粒作用，晶粒细化带来的晶界加密,提高堆焊合金的强度；
电解锰：含锰量≥99.95％，Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂；
钼铁(采用FeMo55A)：钼对铁素体有固溶强化作用.同时也提高碳化物的稳定性.从而提高焊接合金的强度；
碳化钨(WC)：碳化钨具有较高的熔点，能够提高焊丝中药芯熔点，降低热影响区热输入。
采用本发明上述超细径X80管线钢用药芯焊丝进行焊接的方法，包括如下步骤：
步骤1，按照上述粉芯配比药芯轧制焊丝，填充率为4-8％；得到直径0.6-0.8mm的粉芯丝材；
步骤2，采用CO2气保焊进行焊接，焊接工艺参数为：电压15-20V；电流150-180A；送丝速度：410-510mm/min；气体流速：15-25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19-25mm。
由热输入公式：E＝IUη/V
I—焊接电流,A；
U—电弧电压，V；
V—焊接速度，cm/s或mm/s；
η-热效率系数。
目前常用的1.2mm直径药芯焊丝的焊接工艺为，电流:200-230A，电压：21-25V。
而本发明的为0.6-0.8mm直径药芯焊丝焊接工艺，电流：150-180A，电压：15-20V。
设1.2mm焊丝热输入为E1,0.6mm焊丝热输入为E2，两者电流电压皆取最小值计算，且设焊接速度和热效率系数相同。则得：
E1＝200×21×η/V＝4200η/V
E2＝150×15×η/V＝2250η/V
很容易得到：
(E1-E2)/E2×100％＝87％
即1.2mm焊丝比0.6mm焊丝热输入大87％，显而易见，这是一个巨大的差别。采用本发明的焊丝进行焊接时飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。
附图说明
图1为本发明实施例4中直径为0.6mm时焊丝热影响区组织图；
图2为市售同成分1.2mm焊丝热影响区组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
本发明的焊丝通过以下方式实现：
选用8×0.4(宽度为8mm，厚度为0.4mm)的SPCC钢带。先将其轧成U形。按照药芯配比设计配成药粉并充分混合，加粉轧制并减径成直径0.6-0.8mm的焊丝。
实施例1
一种超细径X80管线钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，所述粉体药芯的配比是，碳化铬：30％，石墨：2％，钛铁：10％，电解锰：5％,钼铁：10％，碳化钨：4％，铁粉：余量，填充率为4％。焊接工艺为：电压15V；电流150A；送丝速度：410/min；气体流速：15L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表1。
实施例2
一种超细径X80管线钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，所述粉体药芯的配比是，碳化铬：50％，石墨：6％，钛铁：20％，电解锰：1％,钼铁：2％，碳化钨：1％，铁粉：余量，填充率为6％。焊接工艺为：电压20V；电流180A；送丝速度：510/min；气体流速：25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：25mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表1。
实施例3
一种超细径X80管线钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，所述粉体药芯的配比是，碳化铬：40％，石墨：3％，钛铁：15％，电解锰：3％,钼铁：4％，碳化钨：2％，铁粉：余量，填充率为7％。焊接工艺为：电压16V；电流160A；送丝速度：450/min；气体流速：18L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：22mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表1。
实施例4
一种超细径X80管线钢焊接用药芯焊丝，包括SPCC空心焊丝和粉体药芯，所述粉体药芯的配比是，碳化铬：45％，石墨：5％，钛铁：18％，电解锰：4％,钼铁：8％，碳化钨：3％，铁粉：余量，填充率为8％。焊接工艺为：电压18V；电流170A；送丝速度：480/min；气体流速：22L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：24mm。上述工艺焊接工艺性良好，飞溅小，焊缝成型美观，表面无裂纹。熔敷金属力学性能见表1。
图1和图2为：取本发明实施例4中直径为0.6mm焊丝和市售直径1.2mm焊丝分别施焊(二者化学成分相同即药芯组成、填充比例、药皮完全相同，只有直径不同，焊接时市售直径1.2mm焊丝的电流200A，电压为21V)，取二者热影响区组织分析，由图可见，图1组织细密、分布均匀，为针状贝氏体及块状铁素体，其组织形式和焊缝基本相同，图2为粗大马氏体和贝氏体组织，组织以块状或树枝状，分布不均匀。
表1熔敷金属力学性能
Claims (4)
1.一种超细径X80管线钢焊接用药芯焊丝，其特征在于，焊丝直径在0.6-0.8mm，其粉体药芯的组分及各组分的质量百分含量(％)是：碳化铬：30-50％；石墨：2-6％；钛铁：10-20％；电解锰1-5％；钼铁：2-10％；WC：1-4％，铁粉：余量。
2.按照权利要求1所述的一种超细径X80管线钢焊接用药芯焊丝，其特征在于，采用SPCC钢带作为药皮，粉体药芯填充率为4-8％。
3.按照权利要求1所述的一种超细径X80管线钢焊接用药芯焊丝，其特征在于，碳化铬中Cr≥86.19％，C≤13.32％；钛铁为FeTi40A；电解锰的含锰量≥99.95％；钼铁采用FeMo55A。
4.采用权利要求1-3任一项所述的一种超细径X80管线钢焊接用药芯焊丝进行焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按照上述粉芯配比药芯轧制焊丝，填充率为4-8％；得到直径0.6-0.8mm的粉芯丝材；
步骤2，采用CO2气保焊进行焊接，焊接工艺参数为：电压15-20V；电流150-180A；送丝速度：410-510mm/min；气体流速：15-25L/min；焊丝伸出导电嘴的距离：19-25mm。
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-
2018
- 2018-05-14 CN CN201810454264.2A patent/CN108340091B/zh active Active
Patent Citations (6)
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