[发明专利]一种适用于X70海洋油气输送钢埋弧焊接用焊丝

说明书

技术领域：

本发明属于冶金领域，涉及一种焊丝，尤其是一种适用于X70海洋油气输送钢管埋弧焊用焊丝，本发明针对于海洋用天然气输送管线输油、输气应用要求，开发了一种适用于X70海洋油气输送钢管埋弧焊用焊丝。

背景技术：

现有技术中。近年来，随着油气天然气勘探距离的不断延伸，远距离、特殊环境及介质下油气输送已成为当前发展的主要趋势，我国海洋油气储量丰富，勘探前景良好，开发潜力巨大，将成为未来油气开发的主要热点，但由于管道处于海底，工作环境比较恶劣，如何正确合理地选材，将极大程度的保证海洋中管道结构的性能、寿命、使用安全和经济性等。因此，现阶段，海底管道多采用大壁厚设计，且为了减轻海洋工程结构重量，同时增加结构整体安全性，对于焊缝机械性能要求比较高，要求焊缝具有一定的塑性疲劳和低温韧性等特殊要求；另外，由于铺设于海底一定深度的管道，常常处于潮差或波浪破碎带，因海水飞溅腐蚀而常常引起管道发生腐蚀，同时，由于海水中含有少量的H₂S,可导致焊接接头部位发生硫化氢应力腐蚀开裂(SSCC)。因此，为了确保油气管线在海底中正常使用，要求设计合理的焊丝，确保焊缝具有良好的力学性能，低温下优越的冲击韧性，优良的抵抗开裂和裂纹扩展的能力(CTOD)，同时要求在海洋H2S、CO2的环境中焊缝具有优越的耐腐蚀性能，而普通X70管线钢用的焊丝，主要侧重于焊缝的强韧性问题，而没有考虑腐蚀问题，所以需要研制一种海洋油气输送钢管埋弧焊用焊丝。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种适用于X70海洋油气输送钢埋弧焊接用焊丝，采用本发明的焊丝，配合相应高碱性低氢型焊剂与X70海洋油气输送用管线钢进行焊接后，可在保证焊缝良好的冲击韧性、优良的抵抗开裂和裂纹扩展的能力情况下，具有良好的耐H₂S、CO₂等有害物质的腐蚀能力。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

本发明设计一种X70钢级海洋天然气输送管线钢埋弧焊接用焊丝，在与相应 的焊剂匹配，进行双面内外埋弧焊接后，使焊缝在满足强韧性要求的前提下，按照海洋标准要求，满足抗腐蚀要求，力学性能优良。

一种适用于X70海洋油气输送管线钢埋弧焊接用焊丝，按照重量百分比，所述焊丝组成为：0.04≤C≤0.10；1.20≤Mn≤1.50；0.2≤Si≤0.4；0.2≤Ni≤0.4；0.2≤Cr≤0.5；0.03≤Cu≤0.5；0.02≤Ti≤0.07；0.005≤B≤0.01；P≤0.005；S≤0.003；其余为Fe。

按照重量百分比，0.05≤Cu≤0.3。

按照重量百分比，0.005≤S≤0.008，P≤0.012。

所述焊丝用于X70海洋油气输送管线钢埋弧焊接。

本发明从Mn-Cr-Mo-Ti-B合金系出发，提出焊丝成分如下所示：

1)C作为焊缝组织中的主要强化元素，能够提高珠光体体积分数和强度，但在海洋油气用钢中，碳含量太高，将会引起硬度升高，并且在达到一定程度时，会改变组织构成，出现复相组织，引起严重的晶间腐蚀，使焊缝耐腐蚀性大大降低。另外，碳在焊接过程中，容易溶解在焊接接头处产生硬脆相，可引起焊缝热影响区开裂，所以本次试制将碳控制在0.04-0.10；

2)Mn在焊缝中主要作为铁素体固溶强化元素而存在，它是焊缝中最主要的强化元素，增加焊缝中的Mn含量可以增加焊缝组织中的针状铁素体，并减少先共析铁素体，并有利于提高焊缝的A_k值。但随着Mn的增加，低温、淬硬组织及MnS夹杂也相应增多，从而降低焊缝在酸性的、含H₂S介质的稳定性。鉴于此，将Mn含量控制在1.20-1.50；

3)Si对焊缝组织和性能具有重要影响，其在焊缝金属中主要起脱氧作用，尤其当Mn、Si同时存在时，随着Mn-Si含量的增加，可使连续冷却的相变温度逐渐降低、组织细化，但同时由于Si可显著提高珠光体相变温度，在焊接过程中形成较为粗大组织，这样既会影响焊缝的腐蚀性能又会影响焊缝冲击韧性，考虑到焊剂冶金反应中焊缝存在增硅现象，因此焊丝中应控制Si含量在0.20-0.40；