[发明专利]气保焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料焊接用的气体保护焊丝材料，尤其适用于抗压抗冲击、且具有耐腐蚀性能的高等级管道用的气体保护焊丝。

背景技术

目前，我国的机械工业和运输业正处于高速发展时期，随着工程机械新钢种强度与韧性的不断提高，现有焊丝焊缝强韧性与基材相比差距较大，我国每年都要进口大量高强度系列焊接材料以满足工程机械、石油管线、压力容器、汽车制造、军工舰船等新一代高性能工程结构用钢等行业其他保护焊接材料的需求，管线用钢是目前发展比较快和使用性能要求较高的钢种之一，管线钢具有高强度和相当高的低温冲击韧性水平才可能满足油、气管线对使用性能的要求。例如目前正在进行的西气东输二线工程与目前国内已建管道相比，具有设计压力最高、输气量最大、距离最长、所使用的钢材等级最高、需适应复杂地质结构和严酷环境等特点，因此采用管径1219毫米的X80级管道钢，这对管道连接的要求是非常高的，所以选用匹配的焊材来保证管道接头质量是最重要的关键点，要求焊丝应具备高强、高韧和良好的焊接工艺性，以及与钢管相匹配的耐腐蚀性。中国专利公开号为CN1043680介绍了一种“焊接用焊丝”的专利，该焊丝材料是采用CO2气体进行保护施焊的，虽然施焊出的熔敷金属抗拉强度可达800Mpa，但是低温冲击韧性却很低，不能满足施焊钢以及低温服役下的适用要求；日本专利P2000-218391A介绍了一种气体保护焊丝，该焊丝的焊接金属具有良好的低温冲击韧性，但不足之处是抗拉强度不能稳定达到700Mpa；中国专利公开号为CN1413795A的“超低碳高强度气体保护焊丝材料”专利，虽然其焊丝能与700～800Mpa的高强钢匹配使用，但其不足在于Ni含量较高，在焊丝的拉拔中易拉断，也未能解决耐腐蚀问题。由此可见，摆脱依赖进口材料的局面，开发抗压抗冲击，并且耐蚀的高等级管道用焊接材料很有必要。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有高强度、高冲击吸收功、耐腐蚀、焊接效果好的气保焊丝。

为实现上述目的，本发明提出一种气保焊丝，用于抗压抗冲击耐腐蚀的高等级管道，所述气保焊丝的冷裂纹敏感指数Pcm用公式Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B计算下的范围为0.15％～0.25％，组成该焊丝的化学成分中的有Cr、Ni、Mo、Ti、V、B六种合金元素重量百分比之和控制在0.6～1.2％之间，其他元素中Mn、Si及P成分的重量配比按Mn/(Si+P)计算的比值范围为1.7～4.0，余量为Fe和S等其他不可避免的夹杂。

上述焊丝中加入的有效合金元素重量百分比范围为：Cr≤0.60％，Ni≤0.60％，Mo≤0.50％，Ti≤0.2％，V≤0.15％，B≤0.008％。

上述焊丝在以上六种合金元素的选材中，Cr和Ni至少选择一种，Ti、Mo、V、B中至少选择其中一种。

所述焊丝的一种优选化学成分组合方式(质量百分比)为：C：0.05～0.10；Si：0.30～0.70；Mn：1.20～1.60；P≤0.020；S≤0.015；Ni：0.25～0.50；Mo：0.10～0.50；Ti：0.08～0.15；Cu≤0.10，余量为Fe和其他不可避免的夹杂。

所述焊丝的另一种优选化学成分组合方式(质量百分比)为：C：0.05～0.10；Si：0.20～0.60；Mn：1.40～1.80；P：≤0.020；S≤0.015；Ni：0.50～1.00；Ti：0.08～0.20；Cu≤0.20；B：0.003～0.005，余量为Fe和其他不可避免的夹杂。

焊丝中加入合适的Ni、Cr、B、Ti、V、Mo等微量合金元素，可以促使在焊缝金属中产生大量高密度位错的细针状铁素体组织，本发明的冷裂纹敏感指数限定范围和合金元素组分设计原理如下；

1)冷裂纹敏感指数Pcm：低的裂纹敏感指数Pcm能有效抵制应力腐蚀，应力腐蚀是在拉应力作用下产生的脆性破断。降低裂纹敏感指数会加大材料的塑性储备，从焊接的角度上说，Pcm数值大，在焊接时焊接接头容易产生淬硬组织，其硬度较高，淬硬组织对腐蚀环境特别敏感，容易出现应力腐蚀，从而产生焊缝破裂。通过对Pcm的确定，可以衡量低合金高强度钢冷裂敏感性的高低，从而确定诸如预热、焊后热处理、线能量等等的焊接工艺条件。