[发明专利]一种中压输氢管道焊接用焊丝钢水和焊丝及其制备方法

说明书

本发明属于冶炼及丝材制备领域，公开了一种中压输氢管道焊接用焊丝钢水和焊丝及其制备方法，制备方法包括采用真空感应熔炼炉冶炼钢水，利用钢水制备钢锭；对钢锭进行锻造，得到钢坯；将钢坯轧制成盘条；对盘条进行拉拔减径和层绕，得到成品。本发明通过对钢水的各合金成分元素进行优化，使各元素达到一定的配比及相互作用，可以保证焊接后的熔敷金属性能保持在一个稳定的范围内，使该焊丝焊接的接头具有良好的氢相容性和抗氢脆性，适配中压输氢管道的抗氢脆性和强度焊接需求。

技术领域

本发明属于冶炼及丝材制备领域，尤其涉及一种中压输氢管道焊接用焊丝钢水和焊丝及其制备方法。

背景技术

目前氢能输运的主要方式有高压氢气瓶长管拖车输送、液氢槽罐车输送及液氢驳船输送，这些方式输送成本较高且效率较低，利用在役天然气管道或新建管道作为输氢管道输运氢气是未来氢能大规模经济输送利用的最佳途径。

目前国内关于管道输运氢气的技术包括：202110654808.1“一种中中压含氢管道实验系统及方法”、202011477933.1“一种掺氢天然气运输分离系统及其控制方法”、202011634936.1“一种纯氢输运分配管网系统及其控制方法”等，这些现有技术只对掺氢或纯氢管道输送过程中的掺混、输送配送、分离提纯技术的流程进行了设计，而随着冶炼技术的进步，钢材本身对抗氢脆性能有了很大的提高，在中压时已经可以满足中压输氢的要求。

中压输氢管道是指压力大于0.01MPa小于0.4MPa、氢气浓度不小于98%的管道，使用抗拉强度大于490MPa的管道即可以满足要求，从经济性和与管道强度匹配性上来看，抗拉强度过高的焊丝并不适用于中压输氢管道的焊接，另一方面，现有焊丝是否能在含氢环境中进行使用，没有相关专利及试验进行理论支持。

因此，为了实现输氢管道规模化安全应用，有必要提供一种对氢的相容性及抗氢脆性符合中压输氢管道需求，熔敷金属力学性能适配中压输氢管道的焊丝。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种中压输氢管道焊接用焊丝钢水和焊丝及其制备方法，通过对钢水的各合金成分元素进行优化，同时使各元素达到一定的配比及相互作用，可以保证焊接后的熔敷金属性能保持在一个稳定的范围内（略大于490MPa），使该焊丝焊接的接头具有良好的氢相容性和抗氢脆性，适配中压输氢管道的焊接强度和抗氢脆性需求，使用真空感应炉冶炼钢水，通过锻造、轧制、拉拔将冶炼的钢水制备成焊丝。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种中压输氢管道焊接用焊丝钢水，焊丝钢水中各组分的质量百分比为：0.08％-0.12%的C，1.2％-1.5%的Si，1.8％-2.2%的Mn，不大于0.015%的P，不大于0.010%的S，0.10%-0.20%的Cr，0.15%-0.35%的Mo，0.15%-0.25%的Ni，0.05-0.10%的Nb,余量为Fe和杂质。

第二方面，本发明还公开了一种中压输氢管道焊接用焊丝的制备方法，包括：

采用真空感应熔炼炉冶炼钢水，利用钢水制备钢锭；

对钢锭进行锻造，得到钢坯；

将钢坯轧制成盘条；

对盘条进行拉拔减径和层绕，得到成品；

其中，钢水中各组分的质量百分比为：0.08％-0.12%的C，1.2％-1.5%的Si，1.8％-2.2%的Mn，不大于0.015%的P，不大于0.010%的S，0.10%-0.20%的Cr，0.15%-0.35%的Mo，0.15%-0.25%的Ni，0.05-0.10%的Nb,余量为Fe和杂质。

进一步地，采用真空感应熔炼炉冶炼钢水，利用钢水制备钢锭，包括：

将钢水的温度调整至1560~1580℃；

将调整完温度的钢水倒入钢锭模内形成钢锭。

进一步地，对钢锭进行锻造，得到钢坯，包括：