[发明专利]X80管线钢用埋弧焊焊丝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊丝材料，特别涉及一种石油天然气输送管道用钢X80级管线钢用的埋弧焊焊丝材料，本发明还涉及该焊丝材料的制备方法。

背景技术

石油、天然气输送管道通常位于环境比较恶劣的地区，如极寒冷区、地震带或海洋地区，对输送管道的高强度和低温韧性要求日益增高，这就促使了高等级管线钢(X80管线钢)的开发成功，X80管线钢被工业发达国家誉为21世纪天然气输送管道用钢。高等级管线钢要求高强度、较好的低温韧性和抗腐蚀性能，与之匹配的高质量的焊接材料也成为了关注的焦点之一，为提高长输管线、尤其是输气管线的抗应力腐蚀和抗氢致裂纹的能力，对抗腐蚀管线钢焊接接头的基本要求有：1)硬度小于HRC22或Hv248；2)含S量小于0.002％；3)焊接接头的组织；4)减少C、P、Si，以防止偏析和减少偏析区硬度；5)通过Cu、Ni的添加，以形成钝化膜，防止氢的侵入。如何保证焊接接头的强韧性和低温韧性，国内外用于管线钢埋弧焊丝有1982年英国申请的GB2090615《微钼或无钼的焊接材料》《WELDING MATERIALS CONTAINING LITTLEMOLYBDENUM》，公开号GB2090615，公开日期14.07.1982，Patent Granted witheffect from 24.10.1984(Section 25(1))with title.WELDING MATERIALSCONTAINING LITTLE MOLYBDENUM)，其合金系为C-Mn-Cr-(Mo)-Ti-B；92年冶金部钢铁研究总院等申请了《低碳微合金化埋弧焊丝》(专利号ZL92105621.4，公开号1068528，公开日期1993.02.03)，其合金系为C-Mn-Mo；这些专利文献公开的焊丝材料不足之处在于焊缝中有珠光体的生成，降低了韧性，强度也不能满足高等级管线钢的使用要求。1997年武汉钢铁(集团)公司开发了《低合金高强度高韧性埋弧焊丝》(专利号ZL97104393.0，公开号1200317，公开日期1998.12.02)。2001年武汉钢铁(集团)公司开发了《高性能管线钢埋弧焊丝》(专利号ZL01106520.6，公开号1305879，公开日期2001.08.01)，其合金系为C-Mn-Cr-Ni-Ti-B，该焊丝与传统焊丝相比，性能有了较大幅度的提高，但仅靠焊缝针状铁素体组织很难形成钝化膜抵抗H2S中氢的侵入，以及屈服强度难以满足X80级别管线钢的要求。2007年华北石油钢管厂开发了《X80管线钢埋弧焊焊丝》(申请号200710139338.5，公开号CN101254575，公开日期2008.09.03)，其合金系为C-Mn-Mo-Ti-B，其焊缝和热影响区质量能够满足石油天然气输送对焊接钢管高强度、高韧性和低硬度等技术要求，但本发明中的焊丝的化学成分与其相比具有较大差异。

发明内容

为了解决X80级管线钢焊接接头的强韧性和低温韧性，本发明的目的是提供一种X80级管线钢用的埋弧焊焊丝材料，与碱性烧结焊剂匹配使用，焊接高等级管线钢，焊后焊缝能满足X80级管线钢的强韧性、低温韧性和抗H₂S腐蚀性能的要求。

本发明的另一目的是提供上述焊丝材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：X80管线钢用埋弧焊焊丝材料，按重量百分比该材料由以下组分组成：0.040％～0.060％的C，0.010％～0.200％的Si，1.700％～2.000％的Mn，0.500％～1.000％的Ni，0.200％～0.700％的Mo，0.200％～0.600％的Cr，0.005％～0.040％的Ti，0.100％～0.250％的Ce，0.20％～0.300％的Cu，余量为Fe，各组分的重量之和为100％。

本发明所采用的另一技术方案是：X80管线钢用埋弧焊焊丝材料的制备方法，该焊丝材料，按重量百分比由以下组分组成：0.040％～0.060％的C，0.010％～0.200％的Si，1.700％～2.000％的Mn，0.500％～1.000％的Ni，0.200％～0.700％的Mo，0.200％～0.600％的Cr，0.005％～0.040％的Ti，0.100％～0.250％的Ce，0.200％～0.300％的Cu，余量为Fe，各组分的重量之和为100％，该焊丝材料采用电炉冶炼法制得，其中Cu、Ce、Ti-Fe、Mo-Fe在精炼时加入，控制出钢温度为1550±20℃。

本发明的焊丝材料具有以下特点：