[发明专利]一种X70等级管线钢焊接用电焊条

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接加工用电焊条，特别是一种用于X70级管线钢焊接且具有良好的抗腐蚀性和较高的强度和低温韧性的电焊条，该焊条可广泛用于X60级管线钢及与X70级管线钢成分及强度等级相当、对硫磷和低温韧性有较高要求的其他低合金钢的焊接。

背景技术

管线钢主要用于原油、成品油、天然气及水煤浆等物质的输送。随着我国能源结构的调整和物流输送方式的改变，管线钢在我国拥有广阔的应用前景。

复杂的运营环境是油气输送工程的重要特征，这使得油气管线在运营中由于腐蚀造成的危害十分严重；通常生产用于原油、成品油、天然气等物质输送管的X70等级钢卷板的化学成分标准(wt％)为：C：0.04-0.08、Mn：1.40-1.75、Si：0.10-0.30、P≤0.018、S≤0.003、Nb：0.03-0.06、V：0.020-0.050、Ti：0.010-0.020、Mo 0.10-0.15、Cu 0.15-0.20、Ni 0.10-0.15、Cr 0.2-0.30、余量为Fe及不可避免的杂质；此类管线钢具有较低的硫、磷含量，较高的低温韧性和良好的抗腐蚀性。因此，要求X70管线钢的焊接接头具有相应的、良好的抗腐蚀性和较高的低温韧性。然而，目前缺少与该钢种配套的低硫、磷及高低温韧性的焊条，在施工中一般使用普通碱性焊条J607进行焊接。J607焊条熔敷金属的化学成分一般(wt％)为：C 0.084、Mn 1.55、Si0.50、P 0.021、S 0.011、Mo 0.34、Fe 96.494，余量为杂质；其力学性能：抗拉强度680Mpa，屈服强度580MPa，伸长率25％，-20℃冲击功(J)110。对比上述两者的化学成分及性能，可以看出：普通碱性焊条(J607)的熔敷金属与X70管线钢合金体系的匹配性差，其中主要合金元素中硅(Si)、钼(Mo)等的含量与X70等级钢卷板的含量差别较大，而硫磷含量较高、尤其是硫含量高，且缺Ti、Ni、Cr等元素；因而导致采用普通碱性低氢焊条(J607)对X70管线钢进行焊接后、其熔敷金属极大地降低了焊缝的抗腐蚀性、抗裂性及低温韧性。同时，依据理论及大量的试验和部分工程事故的分析，均认为采用普通碱性低氢焊条(J607)对X70管线钢进行焊接其熔敷金属性能难以满足X70管线钢对焊接的要求、特别是对抗腐蚀性、抗裂性能及低温韧性的要求。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，研究设计一种X70等级管线钢焊接用电焊条，以达到在对X70等级钢进行焊接，其焊接熔敷金属在不对焊缝进行焊后热处理的情况下，确保焊缝具有较低的硫、磷含量，较高的低温韧性、良好的抗腐蚀性和抗裂性能，以满足石油、天然气输送对X70等级管线钢管及其焊缝各项技术指标的要求等目的。

本发明的解决方案是包括采用低硫、磷的碳钢丝作为焊芯，及裹覆于焊芯表面的药皮，关键在于以重量百分比计，焊芯成分为：C.0.02-0.10wt％、Mn.0.30-0.55wt％、Si.0.015-0.03wt％、Cr.0.01-0.20wt％、Ni.0.01-0.30wt％、S≤0.005wt％、P≤0.010wt％、Fe.98.675-99.47wt％，余量为杂质；药皮以焊芯的重量百分比计、其成分为：大理石16.0-20.0wt％、萤石7.5-9.0wt％、长石2.0-3.0wt％、石英1.5-2.0wt％、电解锰3.0-3.8wt％、硅铁1.5-2.58wt％、钛铁3.0-4.0wt％、纯碱0.3-0.6wt％、铁粉1.5-2.5wt％、镍粉0.5-0.58wt％、钼铁0.1-0.2，将各成分的粉料按比例混合均匀后、加入总成分(混合料)重10-20％的粘结剂搅拌混合均匀；然后送入压条机内按常规方法将其裹覆于焊芯上、再经低温及高温烘焙，即成；焊条中药皮的重量为焊芯重量的40-50％。

上述大理石中CaCO₃含量≥96％，萤石中CaF₂含量≥96％，长石中SiO₂含60-70％、Al₂O₃含15-20％、K₂O含10-20％，石英中SiO₂含量≥96％，硅铁中Si含42-47％，钛铁中Ti含25-35％，钼铁中Mo含50-60％：以上各成分均以重量百分比计。而所述加入总成份重10-20％的粘结剂为钠水玻璃或钾水玻璃、或钾钠水玻璃，其浓度为41°～43°。所述低温烘焙的温度为80-120℃；高温烘焙的温度为350-400℃。

本发明药皮原料中各成分的主要作用如下：