一种适用于煤制气管道焊接的X80埋弧焊焊丝，属于焊接材料领域。该焊丝的化学成分重量百分比为：C：O.O2～0.08wt％，Mn：l.2～1.8wt％，Si:0.25～0.35wt％，Cr:0.1～0.3wt％，Ni:0.2～1.5wt％，P﹤0.015％，S﹤0.005％，Mo：0.2～0.4wt％，Cu﹤0.08％，Ti:O.01～0.2wt％，B:O.002～0.008wt％，N﹤0.006wt％，H﹤0.003wt％，O﹤0.003wt％。其余为Fe及不可避免杂质,其中，C+Mn/10控制在0.18～0.24wt％范围内，Al+Ti+10B控制在0.100～0.115wt％范围内。本发明专利技术的埋弧焊丝与碱性焊剂配合使用，形成的焊缝金属力学性能及抗氢致开裂敏感性能完全满足煤制气输送管道对焊接接头的技术指标要求。可用于氢含量较高的煤制气输送管道焊接生产领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于埋弧焊焊丝
，具体涉及一种适用于煤制气管道焊接的X80埋弧焊焊丝。
技术介绍
在石油化工项目中，氢气是一种较常见腐蚀性介质，在有游离水或凝析水的环境下，氢气可分解析出氢原子，氢原子可对金属材料构成氢损伤。实际工程上使用的钢材都存在着缺陷，如面缺陷(晶界、相界等)、位错、三维应力区等，这些缺陷与氢的结合能强，可将氢捕捉陷住，便成为氢的富集区，通常把这些缺陷称为陷阱。当氢原子在金属内部陷阱中富集到一定程度，便会析出氢气。经估算这种氢气的强度可达300MPa，于是促使钢材脆化，局部区域发生塑性变形，萌生裂纹最后导致开裂。由于氢损伤通常是瞬间出现失效，因此氢致开裂是一种危害性比较大的腐蚀形式。在煤制气输送管道中，气体中掺杂着大量的H2。以中石化新粵浙管道为例，输送气体中C0jPH2的含量之和为3% (mol% )，其中H2的含量达到2%左右，管道输送压力12MPa,氢分压达到了 0.24MPa。近年来，通过对氢致开裂腐蚀机理的研究，在煤制气输送管道用钢材的开发方面有了较大的进展，用于煤制气输送管道的不同钢级系列管线钢相继研发成功，其强度逐渐发展到X70和X80。但现有的焊接材料技术中，如“X80管线钢埋弧焊焊丝”(ZL200710139338.5)、“高强度管线钢用埋弧焊焊丝”(zL200510018993.6)和“高等级管线钢用高强度高韧性高焊速埋弧焊丝”(zL200810005040.X)专利技术，虽适用于x80的埋弧焊焊接，且均具有优良的强度和韧性，但却不具备抗氢致开裂腐蚀性能，无法适用于含大量HjP C0 2的煤制气输送管道的埋弧焊接。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于煤制气管道焊接的X80埋弧焊焊丝，克服了现有技术的不足，该埋弧焊丝与碱性焊剂配合使用，形成的焊缝金属力学性能及抗氢致开裂敏感性能完全满足煤制气输送管道对焊接接头的技术指标要求。可用于输送氢含量较高的煤制气管道焊接生产制造领域。本专利技术的适用于煤制气输送管道焊接的X80埋弧焊焊丝的化学成分重量百分比为:C:0.02 ?0.08wt %, Μη:1.2 ?1.8wt%, S1:0.25 ?0.35wt %, Cr:0.1 ?0.3wt%,N1:0.2 ?1.5wt%，P < 0.015%, S < 0.005%,Mo:0.2 ?0.4wt%,Cu < 0.08%，T1:0.01 ?0.2wt%, B:0.002 ?0.008wt%, N < 0.006wt%, H < 0.003wt%, 0 < 0.003wt%。其余为Fe及不可避免杂质，其中，C+Mn/10控制在0.18?0.24被％范围内，Al+Ti+lOB控制在0.100?0.115界七％范围内。本专利技术的通过使用合理的焊接工艺和碱性焊剂的匹配，能够使焊缝金属的化学成分和显微组织达到最佳，其焊缝金属的显微组织特征为针状铁素体基体上弥散分布着细小的以奥氏体组元为主的Μ/A小岛。该显微组织具有合理的拉伸强度、冲击值、弯曲性能、抗氢致开裂性能、硬度等性能指标，并且焊缝内部气孔、夹渣和裂纹，以及外观边缘过度和咬边等满足标准要求本专利技术的X80埋弧焊焊丝的成分构成中，各主要化学成分的作用为:碳(C)是使钢材获得高强度的最经济的化学元素，但它同时也显著地降低延伸率和冲击韧性值，碳含量不适宜将会带来成本高或质量不能满足要求等问题。当碳小于0.06%时，随着C含量的减少，焊缝高温裂纹的敏感性和降需要的成本将不断增加；当碳大于0.10时，随着C含量的增加，焊缝高温裂纹的敏感性将不断增加。故此，确定该专利技术的焊丝碳含量为ο.02?0.08wt %。锰(Μη)是获得强度和韧性较经济的化学元素，提高Μη、即Mn/Si含量可以减少S引起热裂纹倾向，但高Μη会带来降低抗腐蚀性能等问题。因此本专利技术的焊丝中Μη含量控制在1.2?1.8wt%。既避免了过低的Μη引起的S致热裂纹倾向，以及高Μη所带来的降低抗腐蚀性能等问题，确保了煤制气输送管道埋弧焊缝的强度和夏比冲击性，以及焊材匹配的经济性。硅(Si)可以脱氧，有镇静溶池、消除气孔的作用。但含量太多时会明显地降低焊缝塑性和韧性。因此本专利技术的焊丝中Si含量适宜控制在0.25?0.35wt%。磷(P)和硫(S)均是焊缝中的有害元素，将会降低焊缝金属的低温韧性，同时也会降低焊缝的抗氢致开裂腐蚀性能，尽量控制在一个较低的水平，本焊丝中P < 0.015wt%,S< 0.005wt % ο钼(Mo)可以有效提高焊缝金属的拉伸强度，Mo对于焊缝获得最佳的针状铁素体显微组织、提高韧性有利，但同时也会提高焊缝金属的硬度，因此本专利技术的焊丝中Mo含量控制在0.2?0.4wt%比较适宜。确保了煤制气输送管道焊缝金属的高强度和高韧性。铜(Cu)在焊缝中是有害元素，但降低Cu含量将增加炼钢成本。综合考虑焊丝镀铜过程中会使焊缝Cu含量增加，以及我国目前技术装备较好的钢铁企业比较容易实现的Cu含量控制水平，确定焊丝的含Cu量不大于0.10%。钛(Ti)在焊缝金属凝固过程中，与N反应生成TiN颗粒，TiN具有很低的溶解度，在焊缝中形成很细弥散物，可以有效的阻止晶粒长大；Ti在本专利技术中另一重要的作用在于适量的Ti可形成弥散分布细小的TiN或Ti203质点，这些质点可作为焊缝凝固时针状铁素体的非均质形核核心，促使形成一定数量的针状铁素体，提高焊缝金属的力学性能。因此，本专利技术焊丝中的Ti含量控制在0.01?0.2wt%。硼⑶的原子半径很小，会大量偏析到奥氏体晶粒边界，提高晶界能量，抑制晶界铁素体和侧板条铁素体的形成，提高焊缝韧性。将B含量控制在0.002?0.008wt%。铬(Cr)有利于提高焊缝中针状铁素体含量，减少先共析铁素体，并有细化铁素体晶粒的作用，提高焊缝的强度和韧性。本专利技术焊丝中将Cr含量控制在0.1?0.3wt%。镍(Ni)是该专利技术焊丝中最重要的合金元素。Ni以固溶形式存在于基体。尤其是Ni作为奥氏体形成元素，可增强连续冷却过程中奥氏体的稳定性，尤其是在含有不可避免脆性Μ/A岛的针状铁素体或贝氏体组织中，增加Ni含量，可使脆性Μ/A小岛中的马氏体转变成奥氏体，降低Μ/A脆性的同时，作为面心立方结构的奥氏体其八面体间隙较大，还可作为氢陷阱，溶解更多的氢原子，降低材料的氢致裂纹敏感性。另外，R A Ricks等人通过对Ni含量对Fe-Cu合金奥氏体分解规律的研究发现，提高Ni含量还可明显降低合金的Acl和Ac3温度。更重要的是，焊缝中的Ni还能大幅度提高材料的韧性。所以，在本专利技术的一种适用于煤制气管道焊接的X80埋弧焊焊缝的化学成分中，Ni含量最好控制在::0.2?1.5wt % ο本专利技术的Χ80埋弧焊焊丝的焊缝金属不仅需要满足高强度的要求，而且还需要获得较好的韧性和抗氢致开裂性能，因此在设计时采用超低C来提高焊缝的韧性，同时将C+Mn/10控制在0.18?0.24wt %范围内，在超低碳情况下，此配比区间的C、Μη组合能够获得良好的强度和韧性平衡。加入适当的Al、Ti和B，使得Al+Ti+lOB控制在0.100?0.115wt%范围内。在此范围内可以保证通过T1、Al与0、N的反应，防止B被过度氧化和氮本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于煤制气管道焊接的X80埋弧焊焊丝，其特征在于，该焊丝的化学成分重量百分比为：C：O.O2～0.08wt％，Mn：l.2～1.8wt％，Si:0.25～0.35wt％，Cr:0.1～0.3wt％，Ni:0.2～1.5wt％，P﹤0.015％，S﹤0.005％，Mo：0.2～0.4wt％，Cu﹤0.08％，Ti:O.01～0.2wt％，B:O.002～0.008wt％，N﹤0.006wt％，H﹤0.003wt％，O﹤0.003wt％。其余为Fe及不可避免杂质,其中，C+Mn/10控制在0.18～0.24wt％范围内，Al+Ti+10B控制在0.100～0.115wt％范围内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾书君，姜志阳，刘清友，辛萌，汪兵，宋卫臣，孙新军，魏子云，陈小平，何慧，徐艳迪，许有肖，席春晓，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，中石化石油工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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