[发明专利]一种X80级管件用埋弧焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种可进行焊后热加工的X80级埋弧焊丝，焊缝金属具有良好的淬透性，适用于高钢级管件的焊接，特别适用于高压油、气输送管线用X80级厚壁管件母管的焊接。

背景技术

管件(三通、弯头等)是长输油气管线重要的组成部分。管件的生产不同于直管，需要通过鼓包、拉拔等热成形。另外，为了恢复母管的力学性能，保证管件的整体性能，成形完成后需要进行热处理(一般进行淬火+回火)。所以，管件焊缝往往在热处理态使用，而直管焊缝在焊态使用。试验研究及生产实践表明，采用常用X80埋弧焊丝焊接的X80管件母管，成品管件的焊缝性能很难达到要求，尤其是焊缝的韧性。

目前，X80级别管线钢焊接用埋弧焊丝比较多，如中国专利号为ZL01106520.6、ZL200410073353.0、ZL200510018993.6、ZL200610124514.3、ZL200610145593.6的专利等。采用以上焊丝焊接的焊缝，具有良好的焊态强韧性，完全能够达到X80直管的性能要求。但是，采用以上焊丝焊接完成的焊缝不适合进行焊后热加工，X80管件生产中的热过程及焊后调质处理会导致焊缝性能严重变化，尤其是焊缝的低温韧性严重偏低，以至于达不到X80管件对焊缝的韧性要求。Q/SY GJX0130-2008《西气东输二线管道用DN400mm及以上管件技术条件》要求焊缝的-30℃冲击功不低于40J。

到目前为止，还未见一种适合X80管件用的埋弧焊丝。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种适用于X80管件，工业上有助于高效生产的埋弧焊丝。

实现本发明目的所涉及的X80管件用埋弧焊丝的化学成分按重量百分比为：C：0.04-0.09，Mn：1.00-1.40，Si：≤0.05，Cr：0.45-0.70，Mo：0.18-0.50，Ni：1.40-1.90，Nb：0.035-0.065，Ti：0.06-0.12，V：0.008-0.016，余量为Fe及不可避免的杂质S≤0.005，P≤0.022。

本发明的埋弧焊丝以C-Mn合金系为基础，在此基础上加入了Cr、Mo、Ni、Nb、Ti等元素来提高热处理后焊缝的强韧性。以下对焊丝中各种合金元素的作用进行介绍：

C：焊丝中焊碳量的增加，可以增加焊缝中针状铁素体的含量，减少先共析铁素体的含量，进而提高焊缝强度。但是，焊缝中过多的含碳量，会促进焊缝中贝氏体甚至马氏体的形成，导致焊缝的抗裂性下降。焊丝中C是最重要的强化组元，也是致脆元素。所以，本焊丝中含碳量控制在较低的水平，为0.045-0.090％。

Mn：Mn是奥氏体稳定化元素，能够降低奥氏体向铁素体的转变温度。焊缝金属中Mn充当固溶强化组元，增加Mn含量有助于细化晶粒，增加针状铁素体的含量，同时减少晶界先共析铁素体和侧板条铁素体的含量，从而改善焊缝金属的韧性。在焊缝金属Mn还可以起到脱氧的作用，而且能够与硫反应生成稳定的MnS，从而防止低熔点相FeS的生成，有利于提高焊缝金属的抗热裂纹及层状撕裂的能力。但过多的Mn含量时，易于在晶界偏析，从而导致残余奥氏体、马氏体等组织产生。为了保证焊缝的强韧性配合，本发明的焊丝中锰元素含量控制在1.00-1.40％。

Ni：Ni使γ区扩展，与γ-Fe形成无限固溶体，与α-Fe形成有限固溶体。Ni的加入由于减小了奥氏体与铁素体的自由能差，使得γ→α的转变温度明显降低，对贝氏体转变有较大的推迟作用。在焊缝金属中Ni作为强化组元，通过晶粒细化和固溶强化获得强化效果。Ni也是最好的韧化组元，作为合金元素能够显著改善焊缝金属的低温韧性。为了发挥Ni的有利作用，在增加其含量的同时，应该降低碳含量和严格限制S、P含量。为了获得高的强度和低温韧性，本发明的焊丝中镍含量控制在1.40-1.90％。

Cr，Mo：铬、钼元素也是固溶强化元素，可以有效提高焊缝的淬透性。这两种元素的作用与Mn元素相似，可以增加焊缝中针状铁素体含量，减少先共析铁素体含量。但当超过一定数量时，会导致贝氏体或马氏体的形成。为了保证焊缝金属的强韧性匹配，Cr，Mo含量分别控制在0.45-0.70％，和0.18-0.50％。