[发明专利]X90管线钢用高强高韧气保焊实心焊丝及其制备方法

说明书

本发明涉及焊接材料技术领域，公开了X90管线钢用高强高韧气保焊实心焊丝及其制备方法，气保焊实心焊丝的化学成分按重量百分比计，包括：C:0.06~0.12%，Si:0.45~0.80%，Mn:1.30~1.80%，Ni:0.80~1.20%，Cr:≤0.10%，Mo:0.20~0.60%，S:0.006~0.010%，P:≤0.01%，Ti:0.03~0.10%，酸可溶Ti:≤0.03%，O:0.004~0.008%，Al:≤0.010%，余量为Fe以及不可避免的杂质；其中，Mn/Si:2.5~3.5。本申请的高强高韧气保焊实心焊丝，采用Ar+20%CO₂富氩气体保护焊接X90级管线钢，焊缝金属具有优良的强度及低温韧性，全位置操作性优良。适用于大口径、厚壁管道的多层多道焊及环焊缝的半自动焊接，焊缝成型美观。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体地说，涉及X90管线钢用高强高韧气保焊实心焊丝及其制备方法，适用于X90级管线钢管全位置焊接，也可焊接强度级别相同的其它结构。

背景技术

X90钢金相组织以准多边形铁素体、板条贝氏体为主，具有高的强韧性及低的屈强比，低的韧脆转变温度，抗拉强度可达800MPa，在韧性方面性能优于X100，在使用上拥有较大的市场。在油气管道建设过程中，焊接工艺的选择通常是结合当地当时的人文环境、地质形貌及气候条件，当前埋弧焊及自保护药芯焊丝半自动手工焊应用略广。

实心焊丝具有生产效率高，焊接过程中不用清渣，可连续焊接等优点，广泛应用于工程机械、煤矿机械、铁路桥梁、建筑及高压容器等大型重要结构件的焊接。实心焊丝气体保护焊因电弧穿透力强，焊缝熔深大，熔敷率高，施工质量稳定，更适合大口径、厚壁管道的多层多道焊及全位置焊缝的半自动焊接。因而，其在高强度级别的管道钢管中应用前景更好。

X90管线钢含碳量约0.06%，并含有较多的合金元素，淬硬倾向增大，焊接容易产生冷裂纹。因而，焊材选用需考虑两方面的问题：其一，焊缝不易产生缺陷；其二，满足使用性能的要求。同时，由于管线钢管因距离长，壁厚大，残余应力比较严重，必须选用韧性良好的焊材，同时考虑适应高寒服役环境要求，焊材需在-40℃具有良好的冲击韧性。

当前，我国目前成熟的X90管线钢配套焊材较少或应用范围限制，制约了配套钢材的应用，因而急需性能良好的焊材与之匹配。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种X90管线钢用高强高韧气保焊实心焊丝，采用Ar+20%CO₂富氩气体保护焊接X90级管线钢，焊缝金属具有优良的强度及低温韧性，全位置操作性优良。适用于大口径、厚壁管道的多层多道焊及环焊缝的半自动焊接，焊缝成型美观。

具体地，

一种X90管线钢用高强高韧气保焊实心焊丝，化学成分按重量百分比计，包括：C:0.06~0.12%，Si:0.45~0.80%，Mn:1.30~1.80%，Ni:0.80~1.20%，Cr:≤0.10%，Mo:0.20~0.60%，S:0.006~0.010%，P:≤0.010%，Ti:0.03~0.10%，酸可溶Ti:≤0.03%，O:0.004~0.008%，Al:≤0.01%，余量为Fe以及不可避免的杂质；其中，Mn/Si:2.5~3.5。

该发明中，高强高韧气保焊实心焊丝的化学成分范围设定理由如下：

（C:0.06~0.12%）

C是微合金焊缝金属中最重要的合金元素，随着碳含量的增加，原奥氏体晶粒的平均宽度减少，同时先共析铁素体减少，针状铁素体增加，并且其比例发生改变，焊缝金属的硬度、屈服点、拉伸强度均随之增加；同时碳含量的增加使焊丝熔敷金属粘度大幅降低从而流动性变好，满足全位置焊接。但碳含量增加，会显著增加熔敷金属的焊接裂纹敏感性；同时碳含量的增加会降低熔敷金属的延伸率，且不利于焊丝钢的拉拔生产。因此，限制C含量的范围为0.06~0.12%。

（Si:0.45%~0.80%）