[發明專利]一種管線鋼全位置自動焊用氣體保護焊焊絲

有效

• 申請號: 201110411696.3
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102513724A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 楊忠文;畢宗岳;劉海璋;薛振奎;牛輝;隋永莉;張錦剛;白世武;張萬鵬;劉斌
• 申請（專利權）人: 寶雞石油鋼管有限責任公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30
• 代理公司: 寶雞市新發明專利事務所 61106
• 代理人: 李鳳岐

技術領域

本發明涉及一種管線鋼用氣體保護焊焊絲，適用于X80級管線鋼全位置自動焊的焊接，特別適合于X80級管線鋼環焊縫焊接。

背景技術

X80級管線鋼對焊絲的焊接工藝性能、焊縫的力學性能以及生產工藝要求很高，特別是現場環焊縫主要采用全位置自動氣保焊來完成，該焊接方法要求焊絲應具備高強度、高韌性和良好的焊接工藝性能。管線鋼全位置焊接時，從12點位置向6點位置進行施焊，焊接位置從平焊狀態逐漸變化到立焊狀態再逐漸變化至仰焊狀態。隨著焊接位置的自動變化，需要保證電弧穩定、熔池流動性適中，保證熔池在4點～6點位置不下淌，使焊縫成型美觀。因此，X80級管線鋼用氣保護實心焊絲不僅要求具備良好的強度和韌性匹配，還應具有優良的焊接工藝性能。

發明內容

本發明解決的技術問題：提供一種管線鋼全位置自動焊用氣體保護焊焊絲，通過確定C、Mn、Si、Ni、Mo、Ti、Ce元素的合理成分范圍，使得在焊接X80級管線鋼時，焊縫金屬具有高強度的同時具有較高的低溫沖擊韌性，并且具有優良的焊接工藝性能和良好的適應性，使不同位置的焊縫表面光滑、均勻，焊道形貌美觀。適用于X80級管線鋼全位置的焊接，特別適合于X80級管線鋼環焊縫焊接。

本發明的技術解決方案：一種管線鋼全位置自動焊用氣體保護焊焊絲由下述Wt％的成份組成：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，余量為Fe。其中，

C是調整焊縫金屬強度的主要元素，必須保證焊絲中有一定的C含量，但過高的C元素會促進高碳馬氏體的形成，因而影響焊縫金屬的抗裂性能和沖擊韌性。控制碳元素在合適的范圍是改善焊接工藝性和焊縫強韌化的基礎，在C元素一定的加入范圍內，隨著C含量的增加，電弧穩定性提高，熔滴過渡特性改善，焊絲工藝性能提高，因此將焊絲中的C含量控制在0.08～0.1％范圍內。

Mn是焊絲強化元素，又是脫氧元素，在脫氧過程中形成的氧化物能夠提高焊縫金屬的強度、低溫沖擊韌性和改善焊接工藝性。Mn是奧氏體穩定化元素，隨著Mn含量的增加，焊縫金屬中針狀鐵素體含量顯著增加，先共析鐵素體含量減少，側板條鐵素體的數量明顯減少，同時針狀鐵素體細化，因此將焊絲中的Mn含量控制在1.6～2.5％之間。

Si是脫氧元素，改善焊接工藝性能，具有提高焊縫熔敷金屬強度的作用，當Si含量偏低時脫氧不充分，易造成焊縫氧含量過高影響焊縫的低溫沖擊韌性；當焊絲中加入適量的Si元素可以改善其焊接工藝性和提高焊縫金屬的強度；但過量的Si元素會使焊縫金屬硬化，降低焊縫金屬的低溫韌性，同時焊接飛濺增加，焊絲工藝性能下降。熔敷金屬的韌性在很大程度上依賴Si和Mn含量，Si、Mn含量過多或過少都可使韌性下降。因此Mn、Si含量應在一個適當的范圍內，這樣既有利于減少非金屬夾雜物的產生，對韌性的改善有利，本發明焊絲中Si含量控制在0.7～1.0％之間。

Ni是提高焊縫的強度和低溫沖擊韌性元素，Ni能細化組織促使針狀鐵素體的形成，在焊縫金屬中起重要的強化作用，焊縫金屬中Ni對沖擊韌性的影響與Mn含量之間存在著交互作用，當兩種元素位于最佳的配合范圍之內時，相應的焊縫金屬具有優異的強韌性匹配，因此，根據上述Mn的加入量，確定焊絲中Ni的加入量為0.5～1.0％。

Mo可降低相變溫度，抑制先共析鐵素體的生成，促進針狀鐵素體的轉變，增加針狀鐵素體的比例，并能提高氮化物的沉淀強化效果。Mo在0.2-0.4％范圍內有利于強韌性的提高，能改變γ-α轉變特性，縮小γ-α轉變溫度范圍，使先共析鐵素體數量減少，并獲得細小的針狀鐵素體。

Ti是細化晶粒的元素，添加適量的Ti有增加電弧穩定性，改善焊絲焊接工藝性和焊縫組織以及提高材料低溫韌性的作用。Ti作為微合金元素同時加入，焊接時Ti與母材中的N形成TiN顆粒，不僅細化晶粒，還能減少先共析鐵素體形成，增加針狀鐵素體含量，因此，Ti含量為0.04～0.1％。

添加適量的稀土元素Ce可改善焊縫中硫化物等夾雜物的大小和形態，減少柱狀晶和網狀樹枝晶等夾雜物的數量，凈化焊縫組織，細化晶粒，提高焊縫的沖擊韌性和改善焊絲的焊接工藝性能。本發明焊絲成分中稀土元素Ce的含量為0.1～0.4。

S和P都是有害的雜質元素，降低焊縫金屬的沖擊韌性和抗應力腐蝕能力，應嚴格控制其含量，以保證焊縫金屬中S、P在較低水平，本發明中S、P控制在S＜0.005，P＜0.010。

本發明具有的優點和有益效果：