[发明专利]X100管线钢用双渣系高韧性高速埋弧焊烧结焊剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种X100管线钢用双渣系高韧性高速埋弧焊烧结焊剂及制备方法。

背景技术

随着长距离输油气管道向大口径、高压力方向发展，国内外钢铁企业加大了对X100超高强管线钢研发力度，已经于本世纪初开始了一系列X100管道试验段的建设。X100管线钢是目前高强度、高韧性输送管道钢材的发展方向，市场前景广阔，有望在西气东输的西四线、西五线大量应用。但是X100管线钢的实际工业化应用进展缓慢，国内现阶段还只是处于实验室的研究及少量的试验阶段，还未进行工程化应用，主要原因之一是由于管线钢强度级别的提高，目前现在使用的X80管线钢用埋弧焊烧结焊剂已经不能满足X100管线钢高速埋弧焊的焊缝强度和韧性等力学性能及工艺性能要求。经对现有技术的文献检索发现，专利号ZL200410097805.9公开了一份名称为“高等级管线钢用高强度高韧性高焊速埋弧焊剂”专利文件，该焊剂的重量百分比组成为：32％≤MgO≤40％，20％≤A1₂O₃≤25％，15％≤SiO₂≤25％，15％≤CaF₂≤25％，3％≤稀土氧化物≤8％，S<0.04％，P<0.04％，焊速可达1.5～2.0m/min，焊接工艺性能优良，焊缝的抗拉强度≥700MPa，-10C的冲击韧性平均值≥100J。专利号ZL201210076252.公开了一份名称“高碱度高韧性低氢型烧结焊剂及其制备方法”专利文件，该焊剂的质量百分比组成为：18％≤MgO≤21.5％，33％≤CaF₂≤35％，15％≤A1₂O₃≤20％，17％≤SiO₂≤21％，3.5％≤CaO≤8％，1％≤MnO≤5％，2％≤BaCO₃≤5％，FeO≤3％，以上各组分的质量百分比总和为100％，熔渣碱度B_IIW为2.4～2.6，焊接工艺性能优良，实现了内外4丝焊接，-40℃的冲击韧性平均值132～202J。该两种焊剂的工艺性能优良，能满足X8O管线钢的力学性能要求。

X100管线钢具有很高的洁净度、均匀性和超细化的晶粒，焊接的难题是如何实现焊缝金属的晶粒细化与纯净化，如何解决母材和焊缝金属强度韧性的匹配的矛盾等。因此必须开发一种新型高强高韧性焊剂，既能满足高速埋弧焊条件下的工艺性能，又能使焊缝具有优良的力学性能，满足未来管线建设的迫切要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种X100管线钢用双渣系高韧性高速埋弧焊烧结焊剂及制备方法，该焊剂在单丝、双丝高速埋弧焊接条件下，工艺性能优良，焊缝力学性能达到技术规范规定的标准，尤其具有较高的低温冲击韧性。

本发明采用如下技术方案：

本发明的焊剂由一种低碱度渣系烧结焊剂(碱度B_IIW为0.7～1.4)和一种高碱度渣系烧结焊剂(碱度B_IIW为2.0～3.0)以1∶1～1∶3的质量比例均匀混合获得，其中低碱度渣系烧结焊剂组分质量百分比为：20％≤SiO₂≤28％，5％≤ZrO₂≤8％，16％≤A1₂O₃≤28％，3％≤MnO₂≤8％，9≤CaF₂≤18，15％≤MgO≤24％，4％≤SrCO₃≤10％，2％≤Mn-Fe≤6％，1％≤Y≤5％，以上各组分的质量百分比总和为100％，高碱度渣系烧结焊剂组分质量百分比为：8％≤SiO₂≤18％，3％≤TiO₂≤8％，10％≤A1₂O₃≤18％，2％≤MnO₂≤10％，18％≤CaF₂≤28％，24％≤MgO≤33％，4％≤SrCO₃≤8％，1％≤Si-Ca≤3％，2％≤Ti-Fe≤4％，1％≤Ni≤3％以上各组分的质量百分比总和为100％。所述Mn-Fe合金中，Mn的质量百分比为65％～85％，其余为Fe，所述Si-Ca合金中，Si的质量百分比为50％～65％，其余为Ca，所述Ti-Fe合金中，Ti的质量百分比为65％～75％，其余为Fe。

焊剂的制备方法，其步骤为：