[发明专利]一种超高强度X90/X100钢级热煨弯管用埋弧焊丝及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明属于焊丝制造领域，涉及一种弯管用焊丝，尤其是一种超高强X90/100钢级热煨弯管用埋弧焊丝，该弯管母管焊接完成后采用热煨工艺加工成弯管，并通过调质工艺进行热处理。

背景技术：

石油天然气管道是国家经济发展的大动脉，我国石油天然气管道建设迎来了高峰期，长输送管道通过许多地形复杂、气候条件恶劣的地区，因此，建设中需要大量的弯管，大型弯管在管线上的主要作用是根据需要改变管线的方向。并且具有可以缓冲管线所在地域的地层迁移，地震及外界环境温度变化等因素，附加在直管上的拉、压应力和扭矩等载荷的结构力学作用。

目前，热煨弯管普遍采用直缝焊管作为母管，通过对母管快速感应加热后进行弯曲煨制，煨制后进行钢管内外水冷以取得较高的强度，然后采用中高温回火，保证弯管具有较好的强韧匹配。弯管的焊缝和焊接热影响区是弯管的最薄弱环节。由于弯管的生产工艺与普通管线钢管生产工艺明显不同，在煨制过程中，焊缝需要同步加热到奥氏体化温度，在此温度下与管母同步变形，然后又要淬火，最后再回火。这些工艺过程和焊缝的最终性能是由热处理前焊缝成分、组织和性能决定的，因此埋弧焊丝是主要影响因素。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种超高强度X90/X100钢级热煨弯管用埋弧焊丝，这种高强焊丝，适用于X90/100弯管的焊接。在保证焊态强度和韧性的同时，经过热处理处理后仍能保持较好的强韧匹配。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种超高强度X90/X100钢级热煨弯管用埋弧焊丝，其化学成分重量百分比为：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；其余为Fe和不可避免的杂质。

所述热煨弯管用焊丝的制造方法，采用脱硫铁水，控制入炉铁水硫含量，采用转炉炼钢，选用S、P含量低的原材料，采用转炉炼钢，采用顶底复合吹炼工艺，经脱氧合金化后，采用炉外精炼工艺，冶炼出成分符合要求的钢水，钢水经品种铸机全保护浇铸成连铸坯，连铸坯经高速无扭轧机轧制成Φ5.5mm的盘条；盘条经剥壳、酸洗、拔丝、镀铜制成Φ3.2mm、Φ4.0mm、4.8mm或者其规格的成品焊丝。

所述热煨弯管用焊丝与BG-SJ101H1或BG-SJ101H2烧结焊剂匹配，对超高强度X90/X100钢级的热煨弯管用母管进行埋弧焊接，焊接速度为1.2-1.8m/min，焊接好的母管经950-1100℃感应加热，并在热态下进行弯制，然后水淬，再经550-700℃保温2小时后，焊缝强度σ_b：710-920MPa，焊缝金属-30℃冲击功A_kv≥100J，达到了需要调质处理的超高强度油气输送管用X90/X100钢级热煨弯管母管的埋弧焊接和对焊缝调质处理后的性能要求，并符合美国石油学会API5L《管线钢管》规范和管线设计要求。本发明设计的X90/X100弯管母管用焊丝的化学成分中各元素作用如下：

C：在钢中不可或缺的元素。具有提高淬透性的作用。过高的C元素破坏焊接性，可使二次加热焊缝组织中马奥岛含量增加损害焊缝的冲击韧性。降低C含量，还可以降低P的偏析，提高焊缝抗氢致裂纹的能力，提高焊缝的韧性，考虑到焊接过程中C的烧损和后续焊缝的调质处理，所以C也不宜过低，在0.06％～0.12％。

Mn：过渡系数与C相近。无限固溶与奥体，降低过冷奥氏体转变温度，起到细化晶粒和抑制铁素体形成的作用，提高强度和韧性。对铁素体和奥氏体有均较强的固溶强化作用，保证焊缝热热加工性能和相变后焊缝的强度。减少Mn含量，避免热处理时Mn元素的偏析，造成组织不均匀。致使冲击韧性波动。

Si：固溶于奥氏体，提高相变温度。焊接及热处理时，增加焊缝中块状铁素体含量使焊缝韧性恶化。可以脱氧，有镇静熔池、增加熔池的流动性来消除气孔的作用提高焊接性。

Ni：氧的亲和力较Fe小，焊接时几乎不烧损，固溶于奥氏体，扩大r相区，形成无限固溶体。在α-Fe的最大固溶度约10％。热煨过程中具有细化晶粒和溶解于铁素体中可以提高铁素体的强度，这种元素也影响低温时铁素体位错中心的结构进而提高塑性变形能力。但Ni含量高，焊缝易产生应力腐蚀和增加热裂纹敏感倾向。