[發明專利]一種適用于耐H2S腐蝕超低錳管線鋼埋弧焊接用焊絲

在審

• 申請號: 201410685689.6
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104400254A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 畢宗岳;黃曉輝;牛輝;劉海璋;趙紅波;牛愛軍;張萬鵬;劉斌;陳長青;楊軍;包志剛;常海峰;楊耀彬;劉剛偉
• 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: 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：

本發明屬于材料領域，涉及一種埋弧焊接用焊絲，尤其是一種適用于耐H₂S腐蝕超低錳管線鋼埋弧焊接用焊絲。

背景技術：

硫化氫是石油天然氣開采中最主要的腐蝕介質，而腐蝕是石油管材最主要的失效形式之一，我國每年因腐蝕造成的管材損失約600萬噸。目前世界油氣田中大約1/3含有H₂S氣體，我國的幾大油氣田(如四川、長慶、中原、華北、塔里木油氣田等)都不同程度含有H₂S。H₂S應力腐蝕不僅造成因裂紋而引起的油、氣的泄漏，而且給周圍環境造成一定影響，引發安全事故，常造成巨大經濟損失和社會影響。

耐酸管線鋼國外市場主要集中在中東、東南亞和非洲等地，隨著深井和海底油氣資源勘探增加，海底管道用耐酸管線鋼的需求將進一步增加，如南美洲巴西等地。由于嚴格的服役條件和風險，世界范圍內能夠大規模生產耐酸管線鋼的鋼廠僅限于少數鋼鐵企業。采用專利技術(專利號：CA2289084)軋制的0.20％～0.50wt％超低錳耐酸管線鋼，通過大幅度降低Mn含量提高了管材抵抗H₂S腐蝕的敏感性，然而大量普通焊絲施焊后焊縫的韌性都非常低且沒有考慮焊接接頭腐蝕問題，所以針對0.20％～0.50wt％超低錳X65MS/X70MS耐酸管線鋼埋弧焊接工藝，開發出本焊絲。

發明內容：

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種適用于耐H₂S腐蝕超低錳管線鋼埋弧焊接用焊絲

本發明針對于含H₂S腐蝕介質的天然氣輸送管線發展需要，針對具有優異抗酸性能的0.20％～0.50wt％超低錳管線鋼，開發出了適用于錳含量為0.20％～0.50wt％超低錳X65MS/X70MS及以下抗酸管線鋼埋弧焊接用焊絲。采用本發明的焊絲，配合相應的焊劑與0.20％～0.50wt％超低錳X65MS/X70MS抗酸管線鋼焊接后，可保證焊接接頭硬度≤248HV₁₀，焊縫沖擊韌性較高，焊縫拉伸強度適中，且焊接接頭具有十分優異的抗H₂S腐蝕性能。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

一種適用于耐H₂S腐蝕超低錳管線鋼埋弧焊接用焊絲，該焊絲由下述重量百分比組成：C：0.03％～0.07％；Mn：0.5％～1.2％；Si：0.2％～0.4％；P≤0.005％；S≤0.003％；Mo：0.3％～0.8％；Ni：1.0％～3.0％；Cr：≤0.35％；Ti：0.06％～0.15％；B：0.006％～0.012％；Y+Ce≤0.1％；其余為Fe。

按照重量百分比，Mn：0.5％～1.2％。

所述焊絲與BG-SJ101G焊劑共同用于耐H₂S腐蝕超低錳管線鋼埋弧焊接。

所述耐H₂S腐蝕超低錳管線鋼是X65MS/X70MS。

所述焊接接頭硬度≤248HV₁₀，焊縫-10℃夏比沖擊韌性≥100J，焊縫拉伸強度適中，具焊接接頭具有十分優異的抗H₂S腐蝕性能。

本發明化學成分從C-Mn-Ni-Mo合金系出發，提出抗酸性焊絲成分設計思路如下所示：

(1)C作為焊縫組織中的主要強化元素，對于焊縫拉伸性能起著重要作用，但在抗酸焊絲中，碳含量太高，將會引起硬度升高，裂紋敏感性增加，容易引起碳化物偏析，造成偏析區的硬度與周圍組織的差異，導致HIC腐蝕。因此，本焊絲采用超低碳設計，但考慮到焊接過程中C的燒損，所以將C控制在0.03％～0.07％；

(2)Mn能提高焊縫金屬的強度和低溫沖擊韌性，但Mn和S結合易于形成MnS，產生帶狀偏析，易于表現出高硬度，導致H原子易于在此聚集，增加焊后組織開裂傾向，易萌生裂紋并擴展直至斷裂，使焊縫中抗SSCC的能力降低。這也是超低錳耐酸管線鋼設計時候采用0.20％～0.50wt％超低錳來降低管線鋼服役開裂風險的可能性和幾率。所以，本焊絲也采用低錳方案，但是如果采用同樣錳含量的低錳焊絲焊接低錳管線鋼，隨著Mn含量的減少，焊縫中先共析鐵素體的數量會大幅度增加，針狀鐵素體的數量會顯著減少而且也變得更粗大，導致焊縫夏比沖擊韌性低而不符合相關標準要求。綜合考慮，需要從焊絲中適當向焊縫中過渡適量的錳元素，確保焊縫韌性，本焊絲將Mn含量控制在0.5％～1.2％之間；