[发明专利]一种管线钢全位置自动焊用气体保护焊焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种管线钢用气体保护焊焊丝，适用于X80级管线钢全位置自动焊的焊接，特别适合于X80级管线钢环焊缝焊接。

背景技术

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。管线钢全位置焊接时，从12点位置向6点位置进行施焊，焊接位置从平焊状态逐渐变化到立焊状态再逐渐变化至仰焊状态。随着焊接位置的自动变化，需要保证电弧稳定、熔池流动性适中，保证熔池在4点～6点位置不下淌，使焊缝成型美观。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。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种管线钢全位置自动焊用气体保护焊焊丝，通过确定C、Mn、Si、Ni、Mo、Ti、Ce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，并且具有优良的焊接工艺性能和良好的适应性，使不同位置的焊缝表面光滑、均匀，焊道形貌美观。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。

本发明的技术解决方案：一种管线钢全位置自动焊用气体保护焊焊丝由下述Wt％的成份组成：C 0.08～0.1，Si 0.7～1.0，Mn 1.6～2.5，P＜0.010，S＜0.005，Ni 0.5～1.0，Mo 0.2～0.4，Ti 0.04～0.1，Ce0.1～0.4，余量为Fe。其中，

C是调整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。控制碳元素在合适的范围是改善焊接工艺性和焊缝强韧化的基础，在C元素一定的加入范围内，随着C含量的增加，电弧稳定性提高，熔滴过渡特性改善，焊丝工艺性能提高，因此将焊丝中的C含量控制在0.08～0.1％范围内。

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、低温冲击韧性和改善焊接工艺性。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1.6～2.5％之间。

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元素会使焊缝金属硬化，降低焊缝金属的低温韧性，同时焊接飞溅增加，焊丝工艺性能下降。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。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0.7～1.0％之间。

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0.5～1.0％。

Mo可降低相变温度，抑制先共析铁素体的生成，促进针状铁素体的转变，增加针状铁素体的比例，并能提高氮化物的沉淀强化效果。Mo在0.2-0.4％范围内有利于强韧性的提高，能改变γ-α转变特性，缩小γ-α转变温度范围，使先共析铁素体数量减少，并获得细小的针状铁素体。

Ti是细化晶粒的元素，添加适量的Ti有增加电弧稳定性，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％。

添加适量的稀土元素Ce可改善焊缝中硫化物等夹杂物的大小和形态，减少柱状晶和网状树枝晶等夹杂物的数量，净化焊缝组织，细化晶粒，提高焊缝的冲击韧性和改善焊丝的焊接工艺性能。本发明焊丝成分中稀土元素Ce的含量为0.1～0.4。

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，应严格控制其含量，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。

本发明具有的优点和有益效果：