[发明专利]一种低温服役环境X90钢级弯管、管件用埋弧焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温服役环境X90钢级弯管、管件用埋弧焊丝。

背景技术

随着全世界能源的需求不断增加，近年来新发现的油气田大都在偏远地区和地理、气候条件恶劣的地带，与此相配套的管道多在气候恶劣、人烟稀少和地质地貌条件极其复杂的地区建设，如美国横穿阿拉斯加的管道，途经冰冻地区，气温低达-70℃；位于俄罗斯西西伯利亚的管道，沿线积雪厚度70～90cm，气温低达-63℃；墨西哥湾北部海域管道最低服役温度为-40℃；我国西气东输管道高寒地区站场环境温度一般达到-30～-40℃，西气东输二线西段、中俄东线等管道工程还面临多年冻土等特殊地区及-45℃以下的严苛气候条件。目前，我国高钢级弯管、管件(三通、弯头、异径管等)只能满足-30℃以上的使用工况。因此，当使用温度低于-30℃时，西二线建设采取了保温伴热措施，解决了工程急需，但长输管道存在极端低温工况的站场阀室多位于交通不便、无人看守的高海拔地区，而伴热保温方法需要较高频次的人工日常维护，且可靠性较差。

随着管道服役温度的降低,管线钢的韧性明显下降,材料由韧性状态变为脆性状态。为满足在这种低温条件下的安全服役,管线钢必须有大的韧性储备。弯管、管件是长距离输送油气管线重要的组成部分，因此开发低温服役环境高钢级弯管、管件制造用埋弧焊丝尤为重要。

高钢级弯管、管件的生产不同于直管，需要通过热加工成形。此外，为了恢复母管的力学性能，保证管件的整体性能，成形完成后需要进行热处理(一般进行淬火+回火)。所以，弯管、管件焊缝往往在热处理态使用，而直管焊缝在焊态使用。目前，高管线钢焊接用埋弧焊丝比较多，如中国专利号为ZL01106520.6、ZL200410073353.0、ZL200510018993.6、ZL200610124514.3、ZL200610145593.6的专利等。采用以上焊丝焊接的焊缝，具有良好的焊态强韧性，完全能够达到直管的性能要求。但是，采用以上焊丝焊接完成的焊缝不适合进行焊后热加工。关于高钢级弯管、管件埋弧焊丝的专利较少，其中专利ZL200910242734.X是关于X80管件用埋弧焊丝，用来焊接X90管件时焊缝处的强度和低温韧性无法满足要求。研究表明，进一步提高管线钢级是实现超大输量天然气输送的主要途径之一，钢级的增加具有提高输送压力、减小管材壁厚等优势。目前关于X90弯管、管件用埋弧焊丝的专利未见报道，试验研究及生产实践表明，采用现有的埋弧焊丝焊接的X90钢级弯管、管件母管，成品弯管、管件的焊缝处的强度和低温韧性无法满足使用要求。

发明内容

为了解决现有埋弧焊丝焊接的X90钢级弯管、管件的焊缝处的强度和低温韧性无法满足使用要求的问题，本发明提供了一种低温服役环境X90钢级弯管、管件用埋弧焊丝。

本发明的技术解决方案是：

一种低温服役环境X90钢级弯管、管件用埋弧焊丝，其特殊之处在于，所述埋弧焊丝的化学成分按重量百分比为：C 0.04-0.09，Mn 1.4-1.90，Si 0.05-0.3，Cr≤0.4，Mo 0.3-0.65，Ni 2.5-3.5，Nb 0.035-0.065，Ti 0.06-0.12，V 0.008-0.016，S≤0.01，P≤0.01，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，上述埋弧焊丝的主要化学成分按重量百分比为：C 0.085，Mn 1.72，Si 0.21，Cr 0.31，Mo 0.39，Ni 3.3，Nb 0.04，Ti 0.1，V 0.01，S 0.004，P 0.0093。

进一步地，上述埋弧焊丝配合使用的焊剂为CHF606。

以下对埋弧焊丝中各种合金元素的作用进行介绍：

C元素：C是焊缝中最重要的合金元素，C扩大γ相区。由于C对钢的淬硬性有很大影响，为了防止氢致裂纹和焊缝发生脆性断裂，焊缝中C含量通常保持很低的水平。当钢中的C含量接近零时,钢的连续冷却转变曲线中的贝氏体鼻子就会左移,在很宽范围的冷却速率下形成贝氏体组织。焊缝金属的硬度、屈服强度、抗拉强度均随C含量的增加而提高,但焊缝的冲击韧性随C含量的增加而降低,这是因为C为间隙固溶强化元素,引起基体点阵的强烈的显著畸变,致使基体微裂纹易于产生和扩展,因而将使焊缝金属的冲击功大大下降低，由此可见，C的控制要适当。所以，本焊丝中含碳量控制范围为0.04-0.09％。