一种X80热煨管用焊缝抗拉强度≥650MPa的埋弧焊丝制造技术

一种X80热煨管用焊缝抗拉强度≥650MPa的埋弧焊丝，其组分及wt%含量为：C：0.04~0.10%，Si：0.16~0.35%,Mn：1.60~2.10%,P≤0.015%,S≤0.01%,Ni：0.20~0.50%,Mo：0.25~0.45%,Cu：0.01~0.2%,Ti：0.05~0.15%,Nb：0.035~0.085%,B：0.002~0.008%%,V：0.005~0.02%,并要满足:0.10%≤Ti+Nb+V≤0.20%。本发明专利技术经加热、水淬、回火热煨工艺后，焊缝抗拉强度达到630MPa以上,‑20℃焊缝冲击功远高于80J，焊缝金属具有针状铁素体、少量先共析铁素体及贝氏体组织，并有纳米级(≤百纳)、纳微米级(百纳~微米)及微米级析出相，阻止了热煨时焊缝晶粒过分粗化，使焊缝仍能保持优良的强韧性，且使焊丝成本降低。

A Submerged Arc Welding Wire with Tensile Strength (>650MPa) for X80 Hot-ironing Pipe

A submerged arc welding wire for X80 hot-ironing pipe weld seam with tensile strength of 650 MPa or more than 650 MPa for submerged arc welding wire for X80 hot-ironing pipe welding seam is composed of C:0.04-0.10%, Si:0.16-0.35%, Si:0.16-0.35%, Mn:1.60-2.10%, P<0.015%, P<0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.015%, S<0.01%, Ni:0.20-0.50%, Mo:0.25-0.45%, Cu:0.01-0.01-0 0.2%, Ti:0.05-0.05-0.15%, Nb:0.035-0.035%, Nb:0.035 005-0.02%, and to meet: 0.10% less than Ti+Nb+V less than 0.20%. After heating, water quenching and tempering, the tensile strength of the weld seam reaches 630 MPa and the impact energy of the weld seam is much higher than 80J at 20 C. The weld metal has acicular ferrite, a small amount of pre eutectoid ferrite and bainite structure, and precipitates at nano (< 100Na), nano (< 100Na~micron) and micron levels, which prevents the weld grain from coarsening and keeps the weld seam still. It can maintain excellent strength and toughness, and reduce the cost of welding wire.

【技术实现步骤摘要】
一种X80热煨管用焊缝抗拉强度≥650MPa的埋弧焊丝
本专利技术涉及一种埋弧焊丝，确切地属于一种X80热煨管用的埋弧焊丝。适用于X80级管线钢埋弧焊及随后的加热水淬回火工艺制作热煨管，也可用于同强度级别钢(Rm630MPa)类似工艺焊件的制作。
技术介绍
石油天然气管道是国家能源最为重要的设施之一，长输管道要通过许多地形起伏弯折地带，因此需要大量弯管。目前热弯管普遍采用直缝焊管经在线加热后进行煨制，然后进行管内外水淬，再回火处理，保证煨制后的弯管具有良好的强韧性匹配。焊态焊缝是铸态组织，煨制过程中焊缝经历了奥氏体化、快速冷却及回火，其组织和性能将发生变化，在经这种煨制工艺处理，钢管上经焊缝仍需具有满足技术要求的强韧性，对于X80管线来说，煨制后焊缝需满足强度Rm≥630MPa，韧性-20℃KV2≥80J。这给焊缝带来了很大的挑战。经检索：中国专利公开号为CN103240512的文献，其公开了一种K65耐低温热煨管母管生产的焊接工艺，其包括预焊、内焊和外焊，采用混合焊丝焊接，第一、三丝为H08MnMoTiB，第二、四丝为SANi3。其中H08MnMoTiB为国标焊丝，SANi3外标焊丝，查得SANi3焊丝成分为(wt％)C≤0.13，Si0.05～0.30,Mn0.60～1.20，Ni3.10～3.80，Cr≤0.15，Cu≤0.35。钢管采用JCO成型后，用气保焊预焊，内焊及外焊均为四丝埋弧焊，第一丝直流反接，第二至四丝为交流。焊缝成分为(wt％)C0.04～0.05，Mn1.60～1.80，Ni0.20～0.70，Mo0.007～0.10，Ti0.007～0.02，B0.0001～0.0004，Al0.020～0.040，N0.005～0.015，Cr0.1～0.25，Cu0.1～0.15，Nb0.04～0.08,V0.002～0.004。焊后经加热淬火回火热煨工艺，焊缝冲击功-40K℃V2平均为60～65J。不足之处要于焊材SANi3含Ni量较高远高于母材，成本高，韧性也不够高。中国专利申请号为201410747501.6的文献，其公开了一种耐低温K65热煨管用埋弧焊丝，焊丝成分为(wt％)C0.01～0.05,Si≤0.1,Mn1.5～2.0,S≤0.01,P≤0.01,Ni1.0～3.0,Mo0.15～0.35,Ti0.01～0.05,B≤0.005,Zr≤0.005，其余为Fe及不可避免的杂质。焊丝与碱度为1.9～2.3的烧结焊剂匹配对K65钢进行双面多丝埋弧焊(单道四丝)，线能量50～120kJ/cm，焊管经1020～1200℃感应加热弯制然后水淬，再经过500～750℃保温1.5～2小时后，焊缝抗拉强度660～780MPa,-40KV2高于80J，达到了高寒地区用K65弯管焊缝性能要求。具有优良的低温韧性，但焊丝Ni量较高，使成本增加。同时焊缝成分与母材差别过大，对焊接接头耐蚀性也不利。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种经加热、水淬、回火热煨工艺后，焊缝抗拉强度达到630MPa以上,-20℃焊缝冲击功高于80J，热煨后焊缝金属中产生以氧化物为主的纳米级、纳微米级及微米级各种微细夹杂，阻止热煨时焊缝晶粒过份粗化，使焊缝仍能保持优良的强韧性，且使焊丝成本降低的X80热煨管用焊缝抗拉强度≥650MPa的埋弧焊丝。实现上述目的的措施：一种X80热煨管用焊缝抗拉强度≥650MPa的埋弧焊丝，其组分及重量百分比含量为：C：0.04～0.10％，Si：0.16～0.35％,Mn：1.60～2.10％,P≤0.015％,S≤0.01％,Ni：0.20～0.50％,Mo：0.25～0.45％,Cu：0.01～0.2％,Ti：0.05～0.15％,Nb：0.035～0.085％,B：0.002～0.008％％,V：0.005～0.02％,并要满足:0.10％≤Ti+Nb+V≤0.20％,其余为Fe及不可避免的杂质元素。优选地：所述Mn的重量百分比含量在1.68～2.0％。优选地：所述Si的重量百分比含量在0.19～0.32％。优选地：所述Ni的重量百分比含量在0.24～0.46％。优选地：所述Mo的重量百分比含量在0.28～0.42％。优选地：所述Nb的重量百分比含量在0.039～0.073％。优选地：所述Ti的重量百分比含量在0.071～0.12％。本专利技术中主要元素及工艺的作用及机理：C：对焊缝金属具有强化作用，但随着C含量增高，焊缝韧性下降。焊缝中的C含量范围为0.04～0.08％较佳。焊丝中C含量则为C0.04～0.10％，焊丝与弱碱性焊剂匹配焊接，焊缝中的C含量会有一定的降低。但当焊缝中C含量低于0.04％，焊缝强度偏低；当其含量高于0.08％，焊缝低温韧性受到不利影响。Si：对焊缝金属具有强化作用，但Si含量不宜太高，否则影响焊缝韧性。焊缝中的Si含量范围为0.20～0.35％较佳，优选地Si的重量百分比含量在0.19～0.32％。焊丝中Si含量Si≤0.35％，Si还会参与微米级、纳微米级质点的形成。但当焊缝中Si含量低于0.20％，焊缝强度受到影响；当其含量高于0.35％，焊缝低温韧性受到不利影响。Mn：是焊缝强韧化的有效元素，能防止引起热裂纹的铁硫化物的形成。焊丝中Mn含量为1.60～2.10％，优选地Mn的重量百分比含量在1.68～2.0％。焊丝与弱碱性焊剂匹配进行双道埋弧焊，经过焊接冶金反应及母材稀释，焊缝中的Mn含量会有一定的降低。但当其含量低于1.60％，焊缝的强韧性都会受到影响；当其含量高于2.10％，焊丝钢冶炼制造难度增加，焊缝韧性受到影响。Ni：是焊缝韧化的有效元素，也有一定的强化效果。焊丝中Ni含量为0.20～0.50％，优选地Ni的重量百分比含量在0.24～0.46％。焊丝与弱碱性焊剂匹配进行双道埋弧焊，虽然经过焊接冶金反应后Ni含量变化不大，但焊缝中的Ni含量受母材稀释的影响。但当其含量低于0.20％，对焊缝韧化作用降低；当其含量高于0.50％，成本不必要地增加，也会增加焊缝与母材的成分差别。Mo：是焊缝强化的有效元素，含量合适时也有一定的韧化效果，因此将其限定在0.25～0.45％,优选地Mo的重量百分比含量在0.28～0.42％。焊丝与弱碱性焊剂匹配进行双道埋弧焊，虽然经过焊接冶金反应后，Mo含量变化不大，但焊缝中的Mo含量受母材稀释的影响。Mo元素还有可能溶入Nb(C,N)化合物颗粒中，也可能形成Mo的碳化物质点，这些特点在热煨中更为明显，能提高热煨焊缝的强韧性。但当其含量低于0.25％时，Mo的作用得到不到体现；当其含量高于0.45％，焊丝成本增加，焊缝韧性也受到影响。Cu：适量Cu有固溶强化作用，同时，在多道焊时后续焊道对前道焊缝产生回火作用诱导Cu粒子相析出，提高焊缝强度和韧性，因此限定在0.01～0.2％,。但当其含量低于0.01％，Cu的作用得到不到体现；当其含量高于0.2％，易导致高温铜脆现象。B：能够有效地提高焊缝金属淬透性和强度，B还易于偏聚晶界，抑制晶界铁素体的形成，增加焊缝金属晶内针状铁素体比例。但当焊缝中B含量低于0.001％时，B的作用得到不到体现，当高于0.004％时，导致焊缝脆化。Ti：有利于在焊缝中形成微细的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X80热煨管用焊缝抗拉强度≥650MPa的埋弧焊丝，其组分及重量百分比含量为：C：0.04~0.10%，Si：0.16~0.35%, Mn：1.60~2.10%, P≤0.015%, S≤0.01%, Ni：0.20~0.50%, Mo：0.25~0.45%, Cu：0.01~0.2%, Ti：0.05~0.15%, Nb：0.035~0.085%,B：0.002~0.008%%, V：0.005~0.02%, 并要满足:0.10%≤Ti+Nb+V≤0.20%, 其余为Fe及不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种X80热煨管用焊缝抗拉强度≥650MPa的埋弧焊丝，其组分及重量百分比含量为：C：0.04~0.10%，Si：0.16~0.35%,Mn：1.60~2.10%,P≤0.015%,S≤0.01%,Ni：0.20~0.50%,Mo：0.25~0.45%,Cu：0.01~0.2%,Ti：0.05~0.15%,Nb：0.035~0.085%,B：0.002~0.008%%,V：0.005~0.02%,并要满足:0.10%≤Ti+Nb+V≤0.20%,其余为Fe及不可避免的杂质元素。2.如权利要求1所述的一种X80热煨管用焊缝抗拉强度≥650MPa的埋弧焊丝，其特征在于：所述Mn的重量百分比含量在1.68～2.0%。3.如权利要求1所述的一种X80热煨...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄治军，牟文广，方要治，徐进桥，刘文艳，郑绍鹏，何嘉，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42