[发明专利]高强度管线钢用气体保护焊焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度管线钢用气体保护焊焊丝，适用于X80级管线钢 全位置的焊接，特别适合于X80级管线钢环焊缝焊接。

背景技术

X80级天然气输送管道用钢管的强度高，管径大、管壁厚，距离长，使 得现场焊接施工的劳动强度大大提高。尤其是气候条件和地理环境恶劣地区 的管道建设，有效施工时间短。这种情况下，推广使用自动焊技术能够很好 地降低劳动强度，提高施工效率，缩短施工周期。

X80级管线钢对焊丝的焊接工艺性能、焊缝的力学性能以及生产工艺要 求很高，特别是现场环焊缝主要采用全位置自动气保焊来完成，该焊接方法 要求焊丝应具备高强度、高韧性和良好的焊接工艺性能。因此，X80级管线 钢用气保护实心焊丝不仅要求具备良好的强度和韧性匹配，还应具有优良的 焊接工艺性能。现有的气体保护焊焊丝强韧匹配和焊接工艺性能难以满足X80 级管线钢的焊接技术要求。

发明内容

本发明提供一种高强度管线钢用气体保护焊焊丝，通过确定C、Mn、Si、 Ni、Ti元素的合理成分范围，使得在焊接X80级管线钢时，焊缝金属具有高强 度的同时具有较高的低温冲击韧性，并且具有优良的工艺性能和良好的适应 性。适用于X80级管线钢全位置的焊接，特别适合于X80级管线钢环焊缝焊接。

本发明的设计思路：

1、C是保证焊缝金属强度的主要元素，必须保证焊丝中有一定的C含量， 但过高的C元素会促进高碳马氏体的形成，因而影响焊缝金属的抗裂性能和 冲击韧性，因此将焊丝中的C含量控制在0.05～0.08％范围内。

2、Mn是焊丝强化元素，又是脱氧元素，在脱氧过程中形成的氧化物能 够提高焊缝金属的强度和低温冲击韧性。Mn是奥氏体稳定化元素，随着Mn 含量的增加，焊缝金属中针状铁素体含量显著增加，先共析铁素体含量减少， 侧板条铁素体的数量明显减少，同时针状铁素体细化，因此将焊丝中的Mn 含量控制在1.80～2.5％之间。

3、Si是脱氧元素，改善焊接工艺性能，具有提高焊缝熔敷金属强度的作 用，当Si含量偏低时脱氧不充分，易造成焊缝氧含量过高影响焊缝的低温冲 击韧性；当焊丝中加入适量的Si元素可以改善其焊接工艺性和提高焊缝金属 的强度；但过量的Si元素会降低焊缝金属的低温韧性。

熔敷金属的韧性在很大程度上依赖Si和Mn含量，Si、Mn含量过多或过 少都可使韧性下降。Si和Mn对焊缝金属韧性影响的实质是Si、Mn改变了焊 缝金属的微观组织。Si含量增加，使晶界铁素体增加。Mn是扩大奥氏体相区 的元素，有推迟奥氏体向铁素体相变的功能，所以增加Mn在焊缝金属中的含 量，可减少晶界铁素体的比例。因此Mn、Si含量应在一个适当的范围内，这 样既有利于减少非金属夹杂物的产生，对韧性的改善有利，本发明焊丝中Si 含量控制在0.7～1.2％之间。

4、Ni是提高焊缝的强度和低温冲击韧性元素，Ni能细化组织促使针状 铁素体的形成，在焊缝金属中起重要的强化作用，焊缝金属中Ni对冲击韧性 的影响与Mn含量之间存在着交互作用，当两种元素位于最佳的配合范围之内 时，相应的焊缝金属具有优异的强韧性匹配，因此，根据上述Mn的加入量， 确定焊丝中Ni的加入量为0.7～1.2％。

5、Ti是细化晶粒的元素，添加适量的Ti有改善焊丝焊接工艺性和焊缝 组织以及提高材料低温韧性的作用。Ti作为微合金元素同时加入，焊接时Ti 与母材中的N形成TiN颗粒，不仅细化晶粒，还能减少先共析铁素体形成， 增加针状铁素体含量。因此，Ti含量为0.04～0.1％。

6、S和P都是有害的杂质元素，降低焊缝金属的冲击韧性和抗应力腐蚀 能力，应严格其含量，以保证焊缝金属中S、P在较低水平，本发明中S、P 控制在S＜0.005，P＜0.010。

本发明由下述Wt％的成份组成：C 0.05～0.08，Si 0.7～1.2，Mn 1.8～ 2.5，P＜0.010，S＜0.005，Ni 0.7～1.2，Ti 0.04～0.1，余量为Fe。

本发明具有的优点和有益效果：