[發明專利]一種超高強度X90/X100鋼級熱煨彎管用埋弧焊絲及其制造方法

有效

• 申請號: 201310150512.1
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103192198A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 畢宗岳;張錦剛;牛輝;劉耀民;劉海璋;張萬鵬;趙紅波;包志剛;陳長青;劉斌;牛愛軍;張君;黃曉輝;楊軍;趙勇
• 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;B23K35/40;B23K9/18
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域：

本發明屬于焊絲制造領域，涉及一種彎管用焊絲，尤其是一種超高強X90/100鋼級熱煨彎管用埋弧焊絲，該彎管母管焊接完成后采用熱煨工藝加工成彎管，并通過調質工藝進行熱處理。

背景技術：

石油天然氣管道是國家經濟發展的大動脈，我國石油天然氣管道建設迎來了高峰期，長輸送管道通過許多地形復雜、氣候條件惡劣的地區，因此，建設中需要大量的彎管，大型彎管在管線上的主要作用是根據需要改變管線的方向。并且具有可以緩沖管線所在地域的地層遷移，地震及外界環境溫度變化等因素，附加在直管上的拉、壓應力和扭矩等載荷的結構力學作用。

目前，熱煨彎管普遍采用直縫焊管作為母管，通過對母管快速感應加熱后進行彎曲煨制，煨制后進行鋼管內外水冷以取得較高的強度，然后采用中高溫回火，保證彎管具有較好的強韌匹配。彎管的焊縫和焊接熱影響區是彎管的最薄弱環節。由于彎管的生產工藝與普通管線鋼管生產工藝明顯不同，在煨制過程中，焊縫需要同步加熱到奧氏體化溫度，在此溫度下與管母同步變形，然后又要淬火，最后再回火。這些工藝過程和焊縫的最終性能是由熱處理前焊縫成分、組織和性能決定的，因此埋弧焊絲是主要影響因素。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種超高強度X90/X100鋼級熱煨彎管用埋弧焊絲，這種高強焊絲，適用于X90/100彎管的焊接。在保證焊態強度和韌性的同時，經過熱處理處理后仍能保持較好的強韌匹配。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

一種超高強度X90/X100鋼級熱煨彎管用埋弧焊絲，其化學成分重量百分比為：C0.06～0.12；Si0.1-0.3；Mn1.5-2.0；P≤0.012；S≤0.005；Ni1.0-2.5；Mo0.3-0.6；Nb0.03-0.10；Ti0.10-0.18；其余為Fe和不可避免的雜質。

所述熱煨彎管用焊絲的制造方法，采用脫硫鐵水，控制入爐鐵水硫含量，采用轉爐煉鋼，選用S、P含量低的原材料，采用轉爐煉鋼，采用頂底復合吹煉工藝，經脫氧合金化后，采用爐外精煉工藝，冶煉出成分符合要求的鋼水，鋼水經品種鑄機全保護澆鑄成連鑄坯，連鑄坯經高速無扭軋機軋制成Φ5.5mm的盤條；盤條經剝殼、酸洗、拔絲、鍍銅制成Φ3.2mm、Φ4.0mm、4.8mm或者其規格的成品焊絲。

所述熱煨彎管用焊絲與BG-SJ101H1或BG-SJ101H2燒結焊劑匹配，對超高強度X90/X100鋼級的熱煨彎管用母管進行埋弧焊接，焊接速度為1.2-1.8m/min，焊接好的母管經950-1100℃感應加熱，并在熱態下進行彎制，然后水淬，再經550-700℃保溫2小時后，焊縫強度σ_b：710-920MPa，焊縫金屬-30℃沖擊功A_kv≥100J，達到了需要調質處理的超高強度油氣輸送管用X90/X100鋼級熱煨彎管母管的埋弧焊接和對焊縫調質處理后的性能要求，并符合美國石油學會API5L《管線鋼管》規范和管線設計要求。本發明設計的X90/X100彎管母管用焊絲的化學成分中各元素作用如下：

C：在鋼中不可或缺的元素。具有提高淬透性的作用。過高的C元素破壞焊接性，可使二次加熱焊縫組織中馬奧島含量增加損害焊縫的沖擊韌性。降低C含量，還可以降低P的偏析，提高焊縫抗氫致裂紋的能力，提高焊縫的韌性，考慮到焊接過程中C的燒損和后續焊縫的調質處理，所以C也不宜過低，在0.06％～0.12％。

Mn：過渡系數與C相近。無限固溶與奧體，降低過冷奧氏體轉變溫度，起到細化晶粒和抑制鐵素體形成的作用，提高強度和韌性。對鐵素體和奧氏體有均較強的固溶強化作用，保證焊縫熱熱加工性能和相變后焊縫的強度。減少Mn含量，避免熱處理時Mn元素的偏析，造成組織不均勻。致使沖擊韌性波動。

Si：固溶于奧氏體，提高相變溫度。焊接及熱處理時，增加焊縫中塊狀鐵素體含量使焊縫韌性惡化。可以脫氧，有鎮靜熔池、增加熔池的流動性來消除氣孔的作用提高焊接性。

Ni：氧的親和力較Fe小，焊接時幾乎不燒損，固溶于奧氏體，擴大r相區，形成無限固溶體。在α-Fe的最大固溶度約10％。熱煨過程中具有細化晶粒和溶解于鐵素體中可以提高鐵素體的強度，這種元素也影響低溫時鐵素體位錯中心的結構進而提高塑性變形能力。但Ni含量高，焊縫易產生應力腐蝕和增加熱裂紋敏感傾向。