一种金属粉芯焊丝及其应用和焊接长输管道的方法技术

本发明专利技术涉及管道焊接领域，公开了一种金属粉芯焊丝及其应用和焊接长输管道的方法。该金属粉芯焊丝包括按照质量百分数以元素计的以下成分：0.04

【技术实现步骤摘要】
一种金属粉芯焊丝及其应用和焊接长输管道的方法


[0001]本专利技术涉及管道焊接领域，具体地，涉及一种金属粉芯焊丝及其应用和焊接长输管道的方法。

技术介绍

[0002]目前，山区大口径高钢级长输管道普遍采用单焊炬自动焊或组合自动焊进行焊接施工，采用手工氩弧焊+单焊炬气保护药芯焊丝或金属粉芯焊丝+单焊炬气保护药芯焊丝工艺进行焊接。
[0003]现有技术使用药芯焊丝或实心焊丝进行填充，药芯焊丝组分氧化性较强，不易去除焊缝金属中的扩散氢，并且在焊缝金属中有较多的非金属夹杂物残留。药芯焊丝焊接时还存在组织性能不均和力学性能相对较低的问题。实心焊丝使用混合气体(Ar+CO2)作为保护气体，熔池熔深较深但是熔宽较窄，易产生未熔合缺陷，该缺陷容易导致焊缝强度和冲击韧性降低。
[0004]目前的焊接方法主要存在以下问题：一、无论是酸性气保护药芯焊丝还是碱性气保护药芯焊丝，焊丝中的药芯成分大部分含有氟化钙、金红石、氧化钙等矿物质成分。药芯焊丝组分氧化性较强，不易去除焊缝金属中的扩散氢，并且在焊缝金属中有较多的非金属夹杂物残留，导致焊缝的韧性不稳定且韧性偏低，有比较大的开裂风险。二、由于使用药芯焊丝，在生产焊材时有存在药芯成分不均匀导致部分焊缝性能不均，从而易产生质量隐患。三、使用药芯焊丝进行焊接时会产生大量烟尘，对焊工身体造成不良影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能够提高焊接质量、改善焊缝性能的焊丝和焊接方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种金属粉芯焊丝，该金属粉芯焊丝包括按照质量百分数以元素计的以下成分：
[0007]0.04
‑
0.1％的C、0.2
‑
0.7％的Si、1.1
‑
1.4％的Mn、0.005
‑
0.01％的P、0.005
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0.01％的S、0.01
‑
0.05％的Cr、0.01
‑
0.35％的Mo、1.2
‑
1.9％的Ni。
[0008]本专利技术的第二方面提供前述第一方面中所述的金属粉芯焊丝在高钢级管线的根焊、填充焊和盖面焊中的应用。
[0009]本专利技术的第三方面提供一种焊接长输管道的方法，该方法包括：在CO2气氛中，采用金属粉芯焊丝在输送管道的根焊、填充焊和盖面焊中的至少一处进行焊接，得到所述长输管道；
[0010]所述长输管道的构造包括串联焊接的所述输送管道以及焊丝熔敷料；所述焊丝熔敷料由所述金属粉芯焊丝焊接后于焊接位置处形成；
[0011]所述金属粉芯焊丝为前述第一方面中所述的金属粉芯焊丝。
[0012]与现有技术相比，本专利技术相较于现有技术至少具有以下优势：
[0013](1)本专利技术提供的金属粉芯焊丝能够调整焊接熔池的粘稠度，使电弧的推力能够将熔池向坡口两边均匀推开。
[0014](2)本专利技术提供的金属粉芯焊丝的熔覆效率能够达到95％，大大高于药芯焊丝。
[0015](3)本专利技术提供的金属粉芯焊丝能够满足焊接工艺要求，同时焊接成型的质量非常好，飞溅远小于实心焊丝。
[0016](4)本专利技术提供的金属粉芯焊丝能够适应于CO2作为保护气体的环境，从而能够增加电弧的穿透能力和熔深，使得焊缝成型好，特别是仰焊位置焊缝不易出现凸起现象。
[0017](5)本专利技术提供的金属粉芯焊丝具有较低的扩散氢含量及较少的有害杂质，能够保证焊缝组织具有大量的针状铁素体，进而具有优异的力学性能。同时扩散氢和有害物质的减少能够降低对焊接工人健康的影响。
[0018](6)本专利技术提供的焊接长输管道的方法能够增强长输管道的焊缝力学性能，能够克服山区长输管道由于地势起伏较大而产生较大内应力易带来的安全隐患的缺陷，为管道的安全运行提供技术保障。
[0019](7)采用本专利技术提供的焊接长输管道的方法获得的长输管道能够适用于坡度为25
‑
60
°
的山区丘陵地带。
附图说明
[0020]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：
[0021]图1是本专利技术提供的一种优选的外对口器进行组对的示意图；
[0022]图2是本专利技术提供的一种优选的内对口器进行组对的示意图；
[0023]图3是本专利技术提供的一种优选的焊缝组对参数的示意图；
[0024]图4是本专利技术提供的一种优选的复合型坡口的示意图；
[0025]图5是采用现有焊丝和本专利技术提供的一种优选的焊丝焊接完成后得到的焊缝截面成型的对比图；其中，图5中(a)为采用焊丝DS1焊接完成后得到的焊缝截面成型图，图5中(b)为采用本专利技术提供的一种优选的焊丝S1焊接完成后得到的焊缝截面成型图。
具体实施方式
[0026]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0027]如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种金属粉芯焊丝，该金属粉芯焊丝包括按照质量百分数以元素计的以下成分：
[0028]0.04
‑
0.1％的C、0.2
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0.7％的Si、1.1
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1.4％的Mn、0.005
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0.01％的P、0.005
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0.01％的S、0.01
‑
0.05％的Cr、0.01
‑
0.35％的Mo、1.2
‑
1.9％的Ni。
[0029]需要说明的是，本专利技术对所述金属粉芯焊丝的制备方法没有特别的限制，本领域技术人员可以根据本领域内已知的技术手段进行选择，本专利技术的后文中示例性地提供一种
优选的具体实施方式，本领域技术人员不应理解为对本专利技术的限制。
[0030]优选地，所述焊丝的抗拉强度为600
‑
700Mpa，示例性地为610Mpa、620Mpa、630Mpa、640Mpa、650Mpa、660Mpa、670Mpa、680Mpa、690Mpa、700Mpa；所述焊丝的屈服强度为510
‑
580Mpa，示例性地为510Mpa、520Mpa、530Mpa、540Mpa、550Mpa、560Mpa、570Mpa、580Mpa。
[0031]本专利技术的第二方面提供了一种前述第一方面中所述的金属粉芯焊丝在高钢级管线的根焊、填充焊和盖面焊中的应用。
[0032]需要说明的是，本专利技术中对所述高钢级管线的种类没有特别的限制，可以为本领域内已知的高钢级管线，示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属粉芯焊丝，其特征在于，该金属粉芯焊丝包括按照质量百分数以元素计的以下成分：0.04
‑
0.1％的C、0.2
‑
0.7％的Si、1.1
‑
1.4％的Mn、0.005
‑
0.01％的P、0.005
‑
0.01％的S、0.01
‑
0.05％的Cr、0.01
‑
0.35％的Mo、1.2
‑
1.9％的Ni。2.根据权利要求1所述的金属粉芯焊丝，其中，所述焊丝的抗拉强度为600
‑
700Mpa，屈服强度为510
‑
580Mpa。3.权利要求1或2所述的金属粉芯焊丝在高钢级管线的根焊、填充焊和盖面焊中的应用。4.一种焊接长输管道的方法，其特征在于，该方法包括：在CO2气氛中，采用金属粉芯焊丝在输送管道的根焊、填充焊和盖面焊中的至少一处进行焊接，得到所述长输管道；所述长输管道的构造包括串联焊接的所述输送管道以及焊丝熔敷料；所述焊丝熔敷料由所述金属粉芯焊丝焊接后于焊接位置处形成；所述金属粉芯焊丝为权利要求1或2所述的金属粉芯焊丝。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述焊丝熔敷料中包括按照质量百分数以元素计的以下成分：0.049
‑
0.061％的C、0.09
‑
0.12％的Si、0.89
‑
1.04％的Mn、0.009
‑
0.01％的P、0.002
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学军，刘锴，周剑琴，轩恒，彭睿，杨旸，张圆，曹宇，
申请(专利权)人：国家管网集团西南管道有限责任公司，
类型：发明
国别省市：