【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于管线钢焊接，特别涉及一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝、制法及焊接工艺。
技术介绍
1、管道运输是氢气大规模、长距离运输的一种必不可少的方式。相比于长管拖车150km的经济半径，管道输氢可以轻松实现200km以上的氢气运输，液氢运输的输氢量也远小于管道输氢。一般情况下，纯氢管道可以实现100吨/天的输氢量，可以高效迅速满足下游氢端产业的应用。氢气作为一种气体分子极小，无色无味，相比于天然气密度小，扩散系数大的介质。一般的管材长期接触氢气会进入到金属材料结构内部缺陷难以再扩散出来，造成金属材料塑性和强度降低导致材料开裂，机械性能严重退化发生脆断现象，即“氢脆”现象。
2、常规直缝、螺旋缝埋弧焊接钢管，由于含有较高的c、mn、s、p、cr等元素,使管材极易发生“氢脆”现象；同时，过高压力下，所需的高强度材料的氢脆和氢致开裂现象会更加明显，所以输送氢气介质所用管材优先选择低级别的钢管。目前，在对此类钢管的焊接过程中，多采用合金含量较高的h08mn2si、h08a焊丝匹配sj101及sj301焊剂，采用此类焊接材料具有合金成分及p、s含量控制要求低、强度过高的问题，若直接应用于抗氢管线钢的焊接造成钢管焊缝氢脆敏感性增加，同时，还会引起焊缝极易出现偏析、夹杂现象，因此而严重影响了输氢集输管线安全性。
3、中国专利技术专利cn 114346522 a公开的关于“一种氢能用可使用交流电的不锈钢埋弧焊丝焊剂及焊接工艺”中主要侧重于-100℃以下超低温环境下氢能源的储氢及运输要求，该专利技术主要针对于l316不
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝、制法及焊接工艺，针对l360/x52以下钢级抗氢管线钢，进行埋弧焊接后，焊缝具有拉伸强度适中，冲击韧性优良，hic及sscc耐蚀性与相应的抗氢母材一致，保证了焊接后管线钢强韧性及管道氢资源的输送安全。
2、本专利技术的技术方案在于：一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，所述焊丝的化学成分按质量百分比为：c：0.03~0.06%，mn：0.8~1.2%，si：0.10~0.30%，p≤0.010%，s≤0.005%，ni：0.50~1.50%，mo：0.10~0.25%,其余为fe。
3、所述焊丝用于l360/x52以下钢级的抗氢管线钢埋弧焊接，焊缝抗拉强度550~600mpa，焊缝硬度小于200hv10，-20℃下焊接接头冲击韧性值＞100j。
4、一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的制备方法，制备如上所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，包括以下步骤：
5、s1：将焊丝原料在真空感应炉中经脱氧合金化后冶炼成铁水，铁水的化学成分按质量百分比为：c：0.03~0.06%，mn：0.8~1.2%，si：0.10~0.30%，p≤0.010%，s≤0.005%，ni：0.50~1.50%，mo：0.10~0.25%,其余为fe；
6、s2：将步骤s1中的铁水烧铸成150×150mm连铸方坯，采用全连续无扭28架轧机将连铸方坯轧制成ф6.5mm盘条；
7、s3：将步骤s2中制成的盘条在5~8m/s转速下反复弯曲使盘条互成120°角达到弹性变形，对盘条上铁锈进行剥除；
8、s4：将步骤s3中处理的焊丝盘条采用高压水清洗机，前后400目粗磨砂带和1200目精磨砂带打磨去除掉线材面的氧化皮、压坑；
9、s5：将步骤s4中处理的焊丝盘条通过与空气密封的管式通道，加入温度为50℃的160~190g/l浓h2so4电解液，酸洗掉线材表面的黏附的油污和氧化物；
10、s6：将步骤s5中处理的焊丝盘条通过往复式槽式10~15khz超声波清洗装置，对残留在焊丝盘条表面凹坑内的残夜和微物质进行处理，并采用烘干机将表面处理干燥；
11、s7：将步骤s6中处理的焊丝盘条通过硼化处理槽对表面均匀的涂敷一层硼砂膜后采用直拉式的方式，通过ф6.5mm→ф5.8mm→ф5.1mm→ф4.5mm→ф4.0mm→ф3.2mm变径拉拔加工处理后制成直径为4.0 mm或3.2 mm光焊丝；
12、s8：通过对步骤s7中处理的光焊丝进行放线，并在此过程中进行机械去脂处理、热水洗、预脱脂、电解碱洗、清水洗、电解酸洗、清水洗及活化中和后，以1.4m/s的速度通过浓度比例为ρ(h2so4)∶ρ(cuso4)为2∶1的电镀液完成焊丝的镀铜处理；
13、s9：通过对步骤s8中处理的镀铜焊丝进行水洗、中和钝化、水洗、热水洗、烘干处理后进行收线；
14、s10：通过对步骤s9中处理的焊丝进行松弛直径及翘距调整后精绕得到符合使用要求的成品焊丝，验收包装贴标签后进行成品入库。
15、所述步骤s2中全连续无扭28架轧机将连铸方坯分三次轧制，具体步骤为：
16、s21：温度控制1060±20℃，经0.35m/s粗轧双线轧制成ф50±0.5mm的圆坯棒料；
17、s22：温度控制在980±20℃下，经8.6 m/s预精轧单线轧制成ф27.6±4mm的圆坯棒料；
18、s23：温度控制在860±20℃下，经83 m/s精轧单线轧制成ф6.5mm盘条。
19、一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的焊接工艺，采用如上所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，包括以下步骤：
20、s01：准备适用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，焊丝为实心，直径分别为ф4.0 mm和ф3.2 mm；
21、s02：准备适用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝所配套的焊剂，所述焊剂的化学成分按质量百分比为：hj431熔炼焊粉20～30%，caf2:10～15%，mgo:5～10%，al2o3:8～15%，baco3:3～7%，tio2:3～5%，re:1～0.05%，s≤0.015%，p≤0.020%；
22、s03：所述的抗氢管线钢埋弧焊接采用双丝内外单面埋弧焊接，所述的抗氢管线钢坡口型式为x对称坡口或者y型，焊接次序为先内表面埋弧焊后外表面埋弧焊，内外表面前后焊丝间距为10～15mm，前丝角度为：0~5°，后丝角度为10~15°，焊丝干伸长度为28~35mm。
23、所述步骤s02中所述hj431熔炼焊粉，所含sio2≤40%，mno+al2o3≤35%，cao+mgo≤15%；所述caf2以萤石矿物质粉形式加入，caf2含量不低于95%，p≤0.003%；所述mgo以电熔镁砂形式加入，mgo含量不低于97%，s≤0.003%，p≤0.05%；所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，其特征在于：所述焊丝的化学成分按质量百分比为：C：0.03~0.06%，Mn：0.8~1.2%，Si：0.10~0.30%，P≤0.010%，S≤0.005%，Ni：0.50~1.50%，Mo：0.10~0.25%,其余为Fe。
2.根据权利要求1所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，其特征在于：所述焊丝用于L360/X52以下钢级的抗氢管线钢埋弧焊接，焊缝抗拉强度550~600MPa，焊缝硬度小于200HV10，-20℃下焊接接头冲击韧性值＞100J。
3.一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的制备方法，制备如权利要求1中所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中全连续无扭28架轧机将连铸方坯分三次轧制，具体步骤为：
5.一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的焊接工艺，采用如权利要求1中所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述一
7.根据权利要求6所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的焊接工艺，其特征在于：所述HJ431焊粉的粒度为80～100目；萤石矿物质粉的粒度为100目以上；所述电熔镁砂的粒度为80～100目；所述铝矾土的粒度为80～100目；所述SiO2的粒度为80～100目；所述天然金红石的粒度为100目以上；所述稀土硅铁的粒度为80～120目，通过HJ431熔炼焊粉、萤石、电熔镁砂、铝矾土、碳酸钡、金红石及稀土硅铁的形式加入烧结焊剂所需的化学成分时，烧结焊剂中矿物质组分及合金重量百分比为：HJ431熔炼焊粉20～30%、萤石：12～18%、电熔镁砂：8～12%、铝矾土：10～22%、碳酸钡：5～12%、金红石：8～15%、稀土硅铁：0.2～1%。
8.根据权利要求5所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的焊接工艺，其特征在于：所述步骤S03中所述抗氢管线钢的厚度9～14mm，所述的X型对称坡口：外表面坡口角度为60～70°，内表面坡口角度为60～70°，钝边为5～6mm，间隙大小为1～2mm，错变量为0～3mm；所述的Y型对称坡口：外表面坡口角度为60～70°，坡口深度为6～7mm钝边为5～6mm，间隙大小为1～2mm，错变量为0～3mm。
9.根据权利要求5所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的焊接工艺，其特征在于：所述步骤S03中，所述内表面埋弧焊接工艺：前置焊丝采用直流正接，焊丝直径Ф4.0 mm，焊接速度：1.2m/min，电流：600～750A，电压：30～32V，后置焊丝采用交流，焊丝直径Ф3.2mm，电流：400～600A，电压：33～36V；所述外表面埋弧焊接工艺：前置焊丝采用直流正接，焊丝丝径Ф4.0 mm，焊接速度：1.2m/min；电流：700～800A，电压：30～32V，后置焊丝采用交流，焊丝丝径Ф4.0 mm，电流：500～700A，电压：33～36V。
...【技术特征摘要】
1.一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，其特征在于：所述焊丝的化学成分按质量百分比为：c：0.03~0.06%，mn：0.8~1.2%，si：0.10~0.30%，p≤0.010%，s≤0.005%，ni：0.50~1.50%，mo：0.10~0.25%,其余为fe。
2.根据权利要求1所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，其特征在于：所述焊丝用于l360/x52以下钢级的抗氢管线钢埋弧焊接，焊缝抗拉强度550~600mpa，焊缝硬度小于200hv10，-20℃下焊接接头冲击韧性值＞100j。
3.一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的制备方法，制备如权利要求1中所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中全连续无扭28架轧机将连铸方坯分三次轧制，具体步骤为：
5.一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的焊接工艺，采用如权利要求1中所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述一种用于抗氢管线钢埋弧焊接用焊丝的焊接工艺，其特征在于：所述步骤s02中所述hj431熔炼焊粉，所含sio2≤40%，mno+al2o3≤35%，cao+mgo≤15%；所述caf2以萤石矿物质粉形式加入，caf2含量不低于95%，p≤0.003%；所述mgo以电熔镁砂形式加入，mgo含量不低于97%，s≤0.003%，p≤0.05%；所述al2o3以铝矾土形式加入，al2o3不低于84%，s，p≤0.03%；所述baco3以碳酸钡的形式加入，含量不低于70%；所述tio2以天然金红石形式加入，tio2含量在58%以上；所述re合金通过稀土硅铁合金形式加入，re含量30%以上，si含量45%以上。
7....
【专利技术属性】
技术研发人员：赵红波，韦奉，刘斌，席敏敏，张君，王维亮，赵西岐，付宏强，牛爱军，黄晓辉，牛辉，王磊，周云，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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