[发明专利]一种低温管线K65热煨弯管用埋弧焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种弯管用焊丝，尤其是一种低温管线K65热煨弯管用埋弧焊丝。

背景技术

随着世界能源的需求不断增加，油气资源勘探开发向边远地区发展，高寒地区输送管道的建设已成为热点。为了确保管道在极地或高寒地区的安全使用，以Bovanenkove-Ukhta管道为代表的俄罗斯新一代油气管道项目采用强度级别相当于X80的K65钢管，K65钢管的低温韧性比X80设计标准(API SPEC 5L)更高，其CVN试验温度为-40℃，焊缝的冲击功平均值要求不小于60J，单值不小于50J，焊缝强度要求不小于640MPa。

目前，热煨弯管普遍采用直缝管作为母管，经过在线感应加热装置将母管加热后进行弯曲煨制，煨制后进行钢管内外水淬，然后进行回火处理，保证弯管具有较好的强韧匹配。热煨弯管的母管普遍采用Mo-Ti-B系焊材，尽管焊态下直缝管的焊缝金属由于存在大量针状铁素体，确保了较高的低温冲击性能；但经历弯制变形、水淬和回火后，其原始针状铁素体组织遭到破坏，焊缝中出现大量的上贝氏体和岛状马奥岛组织，导致低温韧性恶化。

因此，焊缝是热煨弯管的最薄弱环节，其韧性恶化问题已成为制约热煨弯管发展的瓶颈。目前已有相关专利公布了确保焊缝韧性的热煨弯管用焊丝和焊接工艺，如CN 103192198A和CN 103240512A。但前者公布的热煨弯管用焊丝适用于X90/100钢级，其超高的焊缝强度超出了K65的强度要求，且其韧性测试温度仅为-30℃，不能满足K65的-40℃低温韧性要求；后者公布了采用H08Mn系焊丝和SANi3焊丝组成混合四丝焊接K65热煨弯管母管的焊接工艺，但这可能引起焊缝成分不均匀并引起性能波动，其优选实施例中焊缝-40℃的冲击吸收能量仅为60～64J，相比K65设计标准要求余量不足。随着中俄油气管道建设合作的日益紧密，市场亟需能够确保K65热煨弯管焊缝金属高韧性的焊接材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温管线K65热煨弯管用埋弧焊丝，该埋弧焊丝适用于K65热煨弯管的母管焊接。在保证焊态强度和韧性的同时，经过热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：

一种低温管线K65热煨弯管用埋弧焊丝，按质量百分比成分包括：C0.01～0.05，Si≤0.1，Mn 1.5～2.0，S≤0.01，P≤0.01，Ni 1.0～3.0，Mo 0.15～0.35，Ti 0.01～0.05，B≤0.005，Zr≤0.005，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述热煨弯管用焊丝的制造方法，采用电炉冶炼后浇铸成方坯，经高速无扭轧机轧制成Φ5.5mm的盘条，盘条经剥壳、酸洗、拔丝、镀铜后制成Φ3.2mm、Φ4.0mm或者其他规格的成品焊丝。

所述热煨弯管用焊丝与碱度为1.9～2.3的烧结焊剂相匹配，对K65热煨弯管母管进行双面多丝埋弧焊接，焊接速度为1.0～1.6m/min，焊接线能量为50～120kJ/cm。焊好的母管经1020～1200℃感应加热，并在热态下进行弯制，然后水淬，再经过500～750℃保温1.5～2小时后，焊缝金属抗拉强度：660～780MPa，焊缝-40℃冲击值Akv≥80J，达到低温管线K65设计标准的性能要求。

本发明设计的低温管线K65弯管母管用焊丝的化学成分中各元素作用如下：

C：合适的C含量是保证焊缝强度的重要因素，因此C含量不宜过低。但过高的C元素恶化焊接性，增加冷裂纹倾向，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。考虑到焊接过程中C的烧损和后续焊缝的调质处理，焊丝中的C含量宜控制在0.01～0.05。

Si：一方面是焊缝金属的脱氧元素，有镇静熔池、增加熔池流动性来消除气孔的作用提高焊接性。另一方面，焊接及热处理时，过高的Si含量会增加焊缝中块状铁素体含量使焊缝韧性恶化。因此，焊丝中的Si含量控制在0.1％以下。

Mn：在焊缝中是有效的强度增加元素和脱氧元素，有利于细化焊缝晶粒，增加针状铁素体含量，同时减少晶界先共析铁素体和侧板条铁素体的含量，从而改善焊缝金属的韧性。但过多的Mn含量易在晶界偏析，从而导致残余奥氏体、马氏体等组织产生。为了保证焊缝的强韧性配合，本发明的焊丝中Mn元素含量控制在1.5～2.0％。