一种高韧性的X80级管线钢用焊条制造技术

本发明专利技术提供了一种高韧性的X80级管线钢用焊条，其特征在于：包括碳钢焊芯及裹覆于碳钢焊芯表面的药皮；药皮粉料包括如下重量份数的组分，大理石39～44份﹑萤石10～15份、金红石5～10份、硅微粉2～5份、硅铁2～5份、电解金属锰3～8份、氟铝酸盐14～25份、镍粉4～7份、金属铬0.5～1.5份、钼粉0.5～1.5份、铁粉5～9份、CMC纤维素0.5～1.5份。本发明专利技术所述焊条，全位置焊接工艺性能优秀，焊缝低温冲击韧性高，抗裂性能强。能强。

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性的X80级管线钢用焊条


[0001]本专利技术属于焊接材料
，尤其是涉及一种高韧性的X80级管线钢用焊条。

技术介绍

[0002]近年来，中国经济迅速发展、工业化快速推进，与此同时，对油气资源的消费也日益攀升。管道运输因其运力大、安全、不间断的特点，管道运输已成为长距离运输石油、天然气最经济合理的运输方式。目前国内管线网络建设还不够完善，未来管道建设将向拓展资源进口通道和提高国内管网覆盖率方向发展，而中东、俄罗斯等能源经济型国家则主要致力于发展能源外输管道，油气管道在未来具有相当大的发展潜力。
[0003]油气管道建设与清洁能源、国民生计、经济发展紧密相关。长距离、大口径、高钢级、高压力的油气管道建设是未来行业发展的方向。经过十几年的发展，国内管线建设技术水平有了长足的发展，油气输运管线钢从X60普遍提高至X70，并逐渐向X80级升级。如中俄东线天然气管道工程采用X80级钢建设。
[0004]X80级管线钢常在高寒地区服役，如中俄东线天然气管道工程服役的俄罗斯、中国东北地区环境温度可达到零下40度以下。因此，也要求其焊接焊缝应具有良好的低温冲击韧性，同时管线钢焊条电弧焊一般为野外作业，立向上位置焊接，对焊条性能要求苛刻。目前，国内低氢焊条达到的技术水平与油气管道建设需求存在一定的偏差。存在焊缝强度低、立焊冲击韧性差等问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种高韧性的X80级管线钢用焊条，以克服现有技术的不足，实现焊条具有适应管线钢全位置焊接的同时，焊缝金属具有良好的力学性能，焊缝金属达到与管线钢本体相近的高强度、高韧性，能够与X80级管线钢良好匹配,满足管线现场焊接要求。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种高韧性的X80级管线钢用焊条，包括碳钢焊芯及裹覆于碳钢焊芯表面的药皮；药皮粉料包括如下重量份数的组分，大理石39～44份﹑萤石10～15份、金红石5～10份、硅微粉2～5份、硅铁2～5份、电解金属锰3～8份、氟铝酸盐14～25份、镍粉4～7份、金属铬0.5～1.5份、钼粉0.5～1.5份、铁粉5～9份、CMC纤维素0.5～1.5份。
[0008]优选的，大理石中CaCO3质量含量≥97％、S质量含量≤0.020、P质量含量≤0.010；萤石中CaF2质量含量≥96％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；金红石中TiO2质量含量≥95.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；硅微粉中SiO2质量含量≥97.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；硅铁中SiO2质量含量44
‑
46％；S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；电解金属锰中Mn质量含量≥99.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；镍粉中Ni≥99.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；金属铬中Cr≥99.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；钼粉中Mo≥
99.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；铁粉中Fe≥99.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％。
[0009]优选的，所述碳钢焊芯采用低S、P的H08GX盘条制成；焊芯成分重量百分比(％)计的组分：C：0.04
‑
0.08、Mn：0.30
‑
0.60、Si：≤0.030、P：≤0.010、S：≤0.010、Cr：≤0.020、Ni：≤0.030、Mo：≤0.020、余量为Fe与不可避免的杂质。
[0010]优选的，所述碳钢焊芯直径为2.5
‑
5.0mm。
[0011]优选的，焊条熔敷金属采用Mn
‑
Cr
‑
Ni
‑
Mo合金系，熔敷金属化学成分质量百分比组成：C:0.40
‑
0.80％，Mn：1.00
‑
2.0％，Si：0.10
‑
0.30％，S≤0.015％，P≤0.025％，Ni：1.60
‑
2.30％，Cr：≤0.20
‑
0.50％，Mo：0.20
‑
0.50％，余量为Fe，各组分的重量百分比之和为100％。
[0012]优选的，所述药皮占焊条总重量的28
‑
32％。
[0013]优选的，药皮还包括粘结剂，所述粘结剂为高模钾钠水玻璃，模数3.0
‑
3.1、钾钠比1.5
‑
2.5、浓度42
‑
43
°
，添加量为粉料总重量的20
‑
25％。
[0014]本专利技术还提供如上所述的高韧性的X80级管线钢用焊条在X80级石油或天然气管线钢的焊接中的应用。
[0015]焊条包括焊芯和药皮，药皮的配方设计是决定焊条性能的主要因素，其中药皮中重要组分作用原理如下：
[0016]大理石中的主要成分CaCO3在电弧热的作用下分解成CaO和CO2，是焊条中主要的造渣造气材料，起到气渣联合保护熔池的作用。分解产生大量CO2气体保证了焊接时的电弧吹力。分解产生的CaO属于碱性氧化物，提高熔渣碱度，提高熔敷金属纯净度，降低夹杂物量，稳定电弧，增大熔渣与金属界面张力和表面张力，改善脱渣。过多的大理石提高熔渣的凝固温度，降低熔渣的粘度，使套筒变短，吹力增大，同时飞溅增大，焊缝成形不好，使焊接工艺性能变坏。
[0017]萤石中的主要成分CaF2在碱性渣系中主要用于造渣和改善熔渣的物化性能。它可降低碱性熔渣的熔点、粘度和表面张力，增加熔渣的流动性，有利于降低焊缝金属的气体杂质。适量的CaF2可以改善熔渣对液体金属的保护效果，因而亦可减少液体金属的吸氢量。但CaF2加入量过多时，将影响焊接电弧的稳定性，使焊接过程中的熔滴直径增大，飞溅增加，短路时间增长，焊条药皮熔化性能变坏，熔渣对焊缝金属的覆盖性能变差。
[0018]硅微粉的作用是造渣和改善熔渣流动性，改善焊缝金属表面成形，提高电弧电压，细化熔滴，提高焊条熔化系数。但加入量过多时，降低熔渣的碱度，使焊接冶金性能变坏，不利于获得力学性能优良的焊缝金属。
[0019]在碱性渣系中加入金红石可平静熔池，熔渣覆盖好，焊后脱渣容易，减小焊接飞溅。过多加入会造成力学性能下降。
[0020]加入氟铝酸盐，具有更强的去氢能力，降低熔敷金属扩散氢含量及提高低温冲击韧性。相比于萤石，其不会降低焊接电弧稳定性，反而提高焊接电弧稳定性，从而可相对提高药皮中氟化物加入量。但过多加入会药皮熔点降低，药皮熔化过快。
[0021]CMC纤维素的加入提高电弧稳定性，并显著改善了焊条的压涂性能。加入过多导致粉料粘度过大，反而恶化压涂性能。
[0022]铁粉：铁粉能净化溶池，同时它又能细化晶粒，提高焊缝冲击韧性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高韧性的X80级管线钢用焊条，其特征在于：包括碳钢焊芯及裹覆于碳钢焊芯表面的药皮；药皮粉料包括如下重量份数的组分，大理石39～44份﹑萤石10～15份、金红石5～10份、硅微粉2～5份、硅铁2～5份、电解金属锰3～8份、氟铝酸盐14～25份、镍粉4～7份、金属铬0.5～1.5份、钼粉0.5～1.5份、铁粉5～9份、CMC纤维素0.5～1.5份。2.根据权利要求1所述的高韧性的X80级管线钢用焊条，其特征在于：大理石中CaCO3质量含量≥97％、S质量含量≤0.020、P质量含量≤0.010；萤石中CaF2质量含量≥96％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；金红石中TiO2质量含量≥95.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；硅微粉中SiO2质量含量≥97.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；硅铁中SiO2质量含量44
‑
46％；S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；电解金属锰中Mn质量含量≥99.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；镍粉中Ni≥99.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；金属铬中Cr≥99.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；钼粉中Mo≥99.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％；铁粉中Fe≥99.0％、S质量含量≤0.010％、P质量含量≤0.010％。3.根据权利要求1所述的高韧性的X80级管线钢用焊条，其特征在于：所述碳钢焊芯采用低S、P的H08GX盘条制成；焊芯成分重量百分比(％)计的组分：C：0.04
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0.08、Mn：0.30
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【专利技术属性】
技术研发人员：肖辉英，马强，牛月军，闫臣，刘文利，
申请(专利权)人：天津市金桥焊材集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：