[发明专利]一种管线用低成本抗H2S埋弧焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及埋弧焊丝，具体涉及一种管线用低成本抗H₂S埋弧焊丝，其通过与碱性焊剂的匹配，可以实现对X52～X65级别抗H₂S管线钢的焊接，具有优良的力学性能和耐腐蚀性能。

背景技术

石油、天然气是社会发展的基础能源物质，而采用管道输送石油、天然气是最经济的方法。经过长期的发展，目前管线钢正逐步向高强高韧、抗H₂S腐蚀、以及深海用管等几个方向延伸。特别是抗H₂S腐蚀焊管一般都有一些比较苛刻的附加要求，如抗氢致开裂性能(HIC)、抗硫化物应力腐蚀性能(SSCC)，同时，对强度和硬度的范围要求比较严格。在制管行业内，埋弧焊接方法是最高效的理想焊接方法，因此，要求采用的埋弧焊丝和焊剂焊接的焊缝也具有同母材匹配的力学性能和耐腐蚀性能。

中国专利CN1068528公开的埋弧焊丝H08MnMoTiB是国内使用最广泛的埋弧焊丝，该焊丝与SJ101焊剂匹配能够获得良好的焊缝冲击韧性以及抗拉强度，在陕京线、陕京二线、西气东输一线等国家重大输气管线中得到了大量的应用，并获得良好的效果。该焊丝匹配管线钢的等级主要范围在X60～X70之间，能够满足目前市场上大部分普通输油输气焊管的性能要求，但是，焊缝的强度以及硬度都比较高，难于满足要求比较特殊的焊管的要求，例如X52和X60抗H₂S腐蚀焊管。

目前，国内大多数管线用埋弧焊丝匹配的管线钢钢级在X70及以下，其中包括中国专利CN1068528、CN1273897、CN1077152、CN1305879、CN1714985等；匹配X80级别管线钢的埋弧焊丝如中国专利CN1376553A、CN101104229和CN102161139；匹配X80以上管线钢的埋弧焊丝如中国专利CN1919524和CN101733584。其中，匹配X80及以上管线钢的埋弧焊丝的特点就是高强高韧设计，但是，这些埋弧焊死与X52～X65级别的管线钢难于做到等强匹配，同时硬度也非常高。在匹配X70及以下的埋弧焊丝中，只有中国专利CN1273897是专门针对抗H₂S腐蚀管线钢设计的埋弧焊丝，该埋弧焊丝的化学成分为C0.01-0.08％；Si0.05-0.5％；Mn1.20-1.80％；P＜0.010％；S＜0.005％；Ti0.03-0.15％；Cu0.20-0.50％；Ni0.03-0.50％；B0.004-0.008％；Mo0.20-0.55％；其余为Fe，其成分设计主要依靠Mn、Mo提高焊缝金属强度，其屈服强度达到520MPa以上，能够满足X70的强度要求。但是其并没有HIC和SSCC试验结果，因此，埋弧焊丝最终的抗H₂S腐蚀效果不得而知。

发明内容

本发明的目的是提供一种管线用低成本抗H₂S埋弧焊丝，该埋弧焊丝与碱性焊剂SJ101匹配时能够获得适应X52～X65管线钢焊接接头要求的焊缝，焊缝金属强度匹配，焊缝金属-20℃冲击功＞120J，并具备优良的耐腐蚀性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种管线用低成本抗H₂S埋弧焊丝，其化学成分重量百分比为：C0.03-0.08％；Si0.10-0.30％；Mn0.80-1.20％；P＜0.010％；S＜0.005％；Ti0-0.20％；Cu0.05-0.30％；Ni0.10-0.30％；其余为Fe及不可避免杂质；其中，C+Mn/10控制在0.15-0.17％范围内，Cu+Ni控制在0.3-0.4％范围内。

本发明的成分设计中：

C元素含量对焊缝的强度和韧性具有较大的影响。当C含量较低时，焊缝强度较低，铁素体比例增加，韧性较高。当C含量较高时，焊缝强度增加，珠光体比例增加，焊缝韧性下降。将C含量控制在0.03-0.08％，用来提高焊缝的韧性和抗氢裂倾向。

Mn可以起脱氧作用，防止导致热裂纹产生的碳化铁夹杂物形成，促使铁素体晶粒和碳化物细化，从而提高焊缝的强度和韧性。本发明中Mn含量控制在较低的水平，主要用来调节焊缝强度，适应X52～X65级别的强度要求。所以，将Mn含量控制在0.80-1.20％。

加入适量Si可以脱氧，弥补低Mn在脱氧方面的欠缺，提高焊缝的韧性。所以，将Si含量控制在0.10-0.30％。