石油、天然气输送管道专用焊丝制造技术

一种石油天然气输送管道专用焊丝，由下列化学成分按质量百分比制成：Ｃｒ０．１０－０．４０％，Ｍｏ０．３０－０．５０％，Ｃ０．０７－０．１１％，Ｓｉ０．１１－０．２４％，Ｍｎ１．５５－１．８０％，Ｎｂ０．０１５－０．０４％，Ｖ０．０１－０．０３％，Ｔｉ０．０３－０．０７％，Ｂ０．００３－０．００７％，Ｐ≤０．０１％，Ｓ≤０．０２％，余量为铁和不可避免的杂质。本发明专利技术具有强度高，韧性好，耐腐蚀，抗焊接冷裂能力强等特点，其抗拉强度大于６８０ＭＰａ，屈服强度大于５９０ＭＰａ。焊接后，焊缝成型美观，无裂、无焊瘤和咬边等有害缺陷，其焊缝与Ｘ８０钢具有很好的匹配效果，能满足压力较高的情况下输送天然气的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种焊丝，尤其是涉及一种石油^^然气输送管道专用焊丝。
技术介绍
随着我国石油天然气输送事业的发展，输油、气管道输送压力和管径的逐渐增大，开始采用X80钢级大口径钢管，该钢管韧性好，延伸率和抗冲击 性能比较高，能承受较大的应力，具有良好的抗震及气密性能。由于钢管强 度和韧性大幅提高，作为与天然气输送工程用钢配套的焊接材料，不仅要具 有优良的力学性能和耐腐蚀性能，而且要具有较好的工艺适应性。对于X80 以上高强度管道，如果环焊缝不匹配，HAZ粗晶区软化严重，那么会对管道承 载能力、耐腐蚀性能、韧性将会造成极大影响，因此目前对强度高、韧性好、 低温冲击值高的焊丝需求很大，然而纵观现有焊接材料，却很少发现品质高、 成本低的专业石油天然气输送管道专用焊丝。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐海水腐蚀、具有优良的综合力学性能的埋弧 焊丝，以解决现有海洋工程用钢进行埋弧焊时，缺乏专用焊接材料的技术问 题。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的它由下列 化学成分按质量百分比制成CrO. IO—O. 40%， MoO. 30—0. 50%， CO. 07—0. 11°/0， SiO. ll—O. 24%, Mnl. 55—1. 80%, NbO. 015_0. 04%, V0. 01—0. 03%, TiO. 03 —0.07%， B0. 003—0. 007%， P《0. 01%， S《0. 02%,余量为铁和不可避免的杂 质。作为优选，在本专利技术组分中CrO. 30%， Mo0.42%， CO. 08%, SiO. 22%， Mnl. 60%， NbO. 03%, V0. 02%， TiO. 06%， BO. 004%， P《0. 01%， S《0. 02%，余量为铁和不可避免的杂质。作为优选，在本专利技术组分中CrO. 25%， MoO. 37%, CO. 08， SiO. 15%, Mnl.70%， NbO. 04%, V0.025%， TiO. 05%， BO. 006%, P《0. 01%, S《0. 02%,余 量为铁和不可避免的杂质。在本专利技术化学成分中，碳元素是强间隙固溶强化元素，可提高强度，但 不能依靠其提高强度。将焊丝中碳含量控制在0.07—0.11%，即保持一定的韧 性，也获得了良好的焊接性。焊丝中的Cr含量控制在0.1—0. 4%内，能提高焊缝的抗氧化性。同时可 提高焊缝中针状铁素体含量并细化铁素体晶粒，能显著提高焊缝强度和低温 韧性。Mn能推迟奥氏体冷却时铁素体的析出，有效地起到对铁素体固溶强化和 细化晶粒作用。当焊丝中的含锰量在1.55—1.80%时，焊缝可保持较高的塑性 及韧性。Si元素与Mn起着联合脱氧作用，可从熔化的金属中以分离氧化和分 离汽化作用带走氧，当焊丝中Si的含量控制在0.11—0.24%时，可增强焊缝 延展性、增大抗张强度。Mo元素的添加，提高了焊缝耐硫化物应力蚀裂性。使钢管可以用于pH值 为4. 0和0. OOlMPa的硫化氢环境中。特别是0. 35—0. 40%的Mo，还可提高了 焊缝钢的淬透性，并通过降低珠光体转变温度来提高焊缝的强度和硬度。此外，为了补偿由于低碳造成的强度损失。本专利技术还加入Nb、 Ti等微合 金元素，当焊丝中的Nb元素在0.015—0. 03%之间时，可以使晶粒细化，并且 Nb的碳化物以NbC质点析出来阻止再结晶和晶粒长大，从而得到的焊缝具有 良好的延性和可弯曲性、更高屈服强度的室温组织。并且Nb与Mn、 Mo元素 协同作用，可以进一步提高焊缝的沉淀强化效果。展现出特别高的屈服强度 和良好的韧性。焊丝中添加0.05—0.08%的Ti，焊接时可以有效地防止在热 影响区产生晶间应力腐蚀裂纹，并且Ti的氮化物可以可以有效地抑制先共析 铁素体的形成，使焊缝获得细小、均匀的针状铁素体组织。当焊丝中的B在0. 003—0. 007%时，可使焊缝具有高的淬透性，并且Mo、 B复合作用使过冷奥 氏体向铁素体的等温转变曲线进一步右移，使贝氏体转变开始线明显突出， 促进低碳贝氏体形成。当焊丝中的V在0.01—0.03y。时，其氮化物和碳化物析出物非常细小，能 提高铁素体晶粒的强度，还能控制焊缝冷却速率，有利于得到低碳贝氏体组 织。同时，微合金元素Nb、 Ti、 V、 B复合应用具有协同作用，如TiN固定了 焊缝中的自由氮，就可以增强了Nb对奥氏体调节和相转变的影响，得到更多 的贝氏体组织，并且通过Ti、 B的复合固氮作用，改善了HAZ晶间矩阵的韧 性。另夕卜，Ti、 Nb复合固碳可以改善了焊缝的韧性和焊接性，有效遏制HAZ 粗晶区软化现象，V、 Ti复合又可充分发挥对多次再结晶新晶界的阻滞作用。 而Nb、 V、 Ti对奥氏体晶界的钉扎作用可使相变后铁素体晶粒得到进一步细 化。并且由于Nb、 V、 Ti之间综合作用，使得析出相中V具有更高的热稳定性。S、 P作为杂质元素，应控制在合理范围内，当焊丝中PX).OWo时，S> 0. 02%时，焊丝的焊接性能及焊缝金属的耐候性将会大大降低。本专利技术经过电炉冶炼，扎制，拉丝，镀铜，绕盘等工序制成。综上所述，本专利技术通过对化学成分进行合理的设计，使得本专利技术具有强 度高，韧性好，耐腐蚀，抗焊接冷裂能力强等特点，其抗拉强度大于680MPa， 屈服强度大于590MPa。焊接后，焊缝成型美观，无裂、无焊瘤和咬边等有害 缺陷，其焊缝与X80钢具有很好的匹配效果，能满足压力较高的情况下输送 天然气的需要。具体实施例方式下面通过实施例，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。 实施例1:按本专利技术配比计量各组分，其中Fe采用低P、 S钢坯，通过 200KG真空感应电炉冶炼出焊丝用钢，再经过扎制，拉丝，表面镀铜，绕盘等 工序制成4腿的焊丝。该焊丝的化学成分为(Wt%) : Cr0.30%， Mo0.42%，CO. 08%, SiO. 22%, Mnl. 60%， NbO. 03%, V0. 02%， TiO. 06%, BO. 004%, P《0. 01%, S《0.02%,余量为铁和不可避免的杂质。采用上述焊丝，配合大西洋CHF101GX焊剂进行熔敷金属试验。其焊接规 范为焊接电流600—650A,焊接电压32V，焊接速度为53. 8cm/分钟，堆敷 层数为5层。所得熔敷金属的力学性能为屈服强度Os(Mpa)二 590，抗拉强 度Ob(Mpa) = 700，延伸率S5=26%， Axv (-20。C)》160J采用上述焊丝，配合大西洋CHF101GX焊剂进行焊接接头试验。试验时的 试板选用鞍钢产为X80管线钢，该钢板化学成分如下CuO. 11%, Ni0.38%， CrO. 3%， MoO. 34%, CO. 08%, Si0. 22%, Mnl. 81%， Nb0. 055%, V0. 002%， Ti0. 022%， B0. 002%, P0. 01%, SO. 028%，该钢板的屈服强度o s(Mpa)=567，抗拉强度o b(Mpa) =650， Axv (-40°C) =63J。焊接接头参数为X型坡口，坡口钝边为2mm，坡口角度为60。。焊前对 坡〕区域进行了除油、水处理。焊接规范为焊接电流60本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油天然气输送管道专用焊丝，其特征是它由下列化学成分按质量百分比制成：Ｃｒ０．１０－０．４０％，ＭｏＯ．３０－０．５０％，Ｃ０．０７－０．１１％，Ｓｉ０．１１－０．２４％，Ｍｎ１．５５－１．８０％，Ｎｂ０．０１５－０．０４％，Ｖ０．０１－０．０３％，Ｔｉ０．０３－０．０７％，Ｂ０．００３－０．００７％，Ｐ≤０．０１％，Ｓ≤０．０２％，余量为铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊兴龙，曲朝霞，
申请(专利权)人：湖北猴王焊材有限公司，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]