[发明专利]高韧性、抗氢致、硫化物应力腐蚀裂纹的金属粉型药芯焊丝及制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊丝，特别涉及一种高韧性、抗氢致、硫化物应力腐蚀裂纹的金属粉型药芯焊丝及其生产方法。

背景技术

一般而言，大多数油气田都分布在辽阔的旷野、草原、荒漠及无垠的海洋中，而石化企业尤其是油气消费市场却在人口稠密、经济发达的大中城市及周边地区，两者可能相距数百甚至数千米。石油，天然气等资源以及一些化工产品的储存和运输中因氢致腐蚀（HIC）、硫化物应力腐蚀（SSC）而产生的问题越来越受到重视，对相应的材料的要求也越来越高。在我国酸性油气田的钻探开发初期，湿硫化氢环境中的油套管，集输管线和设备的破裂，井口装置失灵，这些硫化物应力开裂的突发性事故，造成了巨大损失。即使是H₂S含量非常低的条件下，只要有水，也会使金属材料产生突然的硫化物应力开裂。

大量的研究和实践表明,HIC作为一组平行于轧制面的面缺陷存在于钢中,对钢材的常规强度指标影响不大,但使钢材的脆性倾向增大，对H₂S环境断裂而言，具有决定意义的是材料的SSC敏感性。但对于SSC敏感钢构件,HIC往往是SSC的起裂源。于是，随着管线钢和容器钢强度的增高，SSC敏感性增大的同时，HIC的危害也越显著。

现有的焊丝焊接工艺性能差，扩散氢含量高，焊后有渣，不能施焊。熔敷金属化学成分S、P含量高。

发明内容

针对上述不足之处，本发明的目的之一就在于提供一种高韧性、抗氢致、硫化物应力腐蚀裂纹的金属粉型药芯焊丝，该高韧性、抗氢致、硫化物应力腐蚀裂纹的金属粉型药芯焊丝焊接工艺性能和理化性能良好，工艺上达到有效降低焊接后熔渣量、可进行不清渣连续多层焊接，有效提高焊缝整体性能及焊接效率，焊接工艺性能良好，电弧稳定、飞溅小、焊缝成型美观，且通过短路过渡还可实现立向下焊接等目的；性能上达到良好的力学性能和抗氢致裂纹的目的。

技术方案是：一种高韧性、抗氢致、硫化物应力腐蚀裂纹的金属粉型药芯焊丝，外皮和药芯组成，所述外皮为低碳钢钢薄带，所述药芯重量占焊丝总重量的12-20%，所述药芯直径为Φ1.20-2.4mm。

作为优选，所述外皮化学成分质量百分比为：

C 0.28wt%、Mn 0.23wt%、Si 0.014wt%、S 0.005wt%、P 0.007wt%、余量为铁。

作为优选，所述所述药芯组分及其质量比为：

硅铁粉：钛铁粉：锰铁粉：氟化物：铁粉为0.3-0.6：0.02-0.2：0.2-2.0：0.01-0.20：11-13，所述氟化物为氟化钙、氟钛酸钾或氟铝酸钾中的一种或几种。

作为优选，所述所述药芯组分及其质量比为：

硅铁粉0.5Kg、钛铁粉0.04Kg、锰铁粉：1.6kg、氟化物0.02Kg和铁粉12.84 Kg。

作为优选，所述药芯成分重量组成为：

硅铁粉0.4Kg、钛铁粉0.1Kg、锰铁粉：1.8kg、氟化物0.2Kg和铁粉12.5Kg

作为优选，所述药芯成分重量组成为：

硅铁粉0.6Kg、钛铁粉0.02Kg、锰铁粉：2kg、氟化物0.08Kg和铁粉12.3Kg。

本发明的目的之二在于提供一种上述高韧性、抗氢致、硫化物应力腐蚀裂纹的金属粉型药芯焊丝的制法。

技术方案是：一种制造上述高韧性、抗氢致、硫化物应力腐蚀裂纹的金属粉型药芯焊丝的制法，所采用的步骤为：将药芯中各成分混合均匀后、置于作为焊丝外皮的低碳钢钢薄带上，包裹或卷制成丝，经细拉至相应规格即成。

本发明发明原理：

 硅铁：硅是重要的脱氧剂同时也是焊缝金属重要的合金剂，在焊缝中添加硅，可以使焊缝金属中含氧量减少，针状铁素体数量增加及其长宽比发生变化，二次相数增加。硅的加入对提高焊丝的电弧稳定性也有很好的左右。

氟化物：氟用以降低熔敷金属中扩散氢的含量，但氟化物含量过高，会造成焊接时电弧不稳、飞溅变大、电弧声音变差，主要来源于氟化钠、氟硅酸钠、氟硅酸钾或冰晶粉。

铁粉：药芯中加入药芯可提高焊接效率和提供少量的氧用于稳弧，为了保证高的熔敷效率、主要来源于还原铁粉或雾化铁粉。

锰铁粉：在焊缝中增加锰一方面加强脱氧，一方面增加了症状铁素体的数量，同时相应减少了先共析铁素体和层状组分的数量，细化了焊缝的针状铁素体和粗晶区的显微组织，提高了焊缝的冲击韧性。

钛铁粉：钛铁粉起到脱氧剂的作用。加入适量的钛铁粉增强脱氧，提高焊缝的冲击韧性。

本发明有益效果为：