[发明专利]一种适用于抗细菌腐蚀集输管线钢埋弧焊接用焊丝

说明书

本发明公开了一种适用于抗细菌腐蚀集输管线钢埋弧焊接用焊丝，该焊丝的成分按重量百分比为：C：0.04～0.07％、Mn：0.25～0.5％、Si：0.1～0.22％、P≤0.005％、S≤0.004％、Cu：2.0～2.5％、Ni：0.8～1.3％、Ti：0.02～0.05％、B：0.005～0.012％、Re：0.06～0.15％，其余为Fe，且1/3≤Ni/Cu≤2/3。本发明焊丝主要针对X42～X65钢级抗细菌腐蚀集输管线钢埋弧焊接用焊丝而开发，发明焊丝在降Mn的基础上，增加Cu，引入Re，以确保X42～X65钢级抗细菌腐蚀集输管焊接接头的力学性能和优异的抗细菌腐蚀性能。

技术领域：

本发明涉及焊接材料领域，具体涉及一种适用于抗细菌腐蚀集输管线钢埋弧焊接用焊丝。

背景技术：

随着全球天然气市场需求的不断增长，世界各国越来越重视非常规天然气特别是页岩气等的开发与利用。在页岩气田开采集输过程中，通常含有硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(IB)等细菌，特别是四川、新疆等地的页岩气集输管线存在严重的微生物腐蚀，极易造成集输管网腐蚀减薄和穿孔失效，所以需开发出满足现场服役要求的抗微生物腐蚀集输管材新产品。

在钢中加入定量的Cu元素，可破坏细菌的蛋白质凝固和酶系统，导致细菌繁殖能力丧失和代谢系统紊乱，含Cu钢材可实现良好抗菌能力。但要将含Cu钢制成埋弧集输焊管，在埋弧焊接过程中，含Cu量较大的焊缝极易铜脆开裂。目前，油气田集输管普遍采用X65钢级及以下，国内无缝抗细菌腐蚀集输钢管已成功开发，但是未见抗细菌腐蚀集输埋弧焊管，这主要受制于埋弧焊接专用焊丝开发。中国专利CN108247234A，主要针对X80钢级左右的焊丝，焊丝中的Mn含量较高，Mn含量设计在0.6～1.2wt％，Cu含量设计在0.5～1wt％，抗拉强度达到700MPa以上，属于高强度的管线钢用焊丝，不适合较低钢级的集输管线，也没有抗细菌腐蚀试验数据，抗细菌腐蚀性不得而知。中国专利CN104907731A、CN106001987A、CN109048117A等埋弧焊丝Cu含量设计最高在0.5～0.9wt％范围内，焊丝焊接后的焊缝金属具有耐腐蚀能力，但Cu含量本身不高，再加上Cu经过焊接的烧损，焊缝金属无法达到优异的抗菌腐蚀性能，加上上述专利没有抗细菌腐蚀试验数据，采用这些焊丝施焊后的焊缝抗细菌腐蚀性能无法保障。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种适用于抗细菌腐蚀集输管线钢埋弧焊接用焊丝，该焊丝配合相应的BG-SJ101G4焊剂与抗细菌腐蚀集输管线钢(290～450Mpa)进行埋弧焊接后，可保证焊接接头硬度≤235HV10，-20℃焊接接头夏比吸收功≥100J，焊接接头拉伸强度适中，且焊接接头具有十分优异的抗细菌腐蚀性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种适用于抗细菌腐蚀集输管线钢埋弧焊接用焊丝，焊丝的成分按重量百分比为：C：0.04～0.07％、Mn：0.25～0.5％、Si：0.1～0.22％、P≤0.005％、S≤0.004％、Cu：2.0～2.5％、Ni：0.8～1.3％、Ti：0.02～0.05％、B：0.005～0.012％、Re(稀土元素)：0.06～0.15％，其余为Fe，且1/3≤Ni/Cu≤2/3。

本发明的抗细菌腐蚀集输管线钢埋弧焊接用焊丝的成分设计思路如下所示：

(1)C是焊缝组织中的主要强化元素，C含量过高会影响焊缝金属的抗裂性能和冲击韧性，在焊缝中也是致脆元素，容易引起焊接性能变差，尤其易于引起焊缝碳化物偏析与周围组织的差异，并造成偏析区的硬度升高，导致夹杂物腐蚀破裂敏感性升高。因此，本焊丝采用超低碳设计，将C控制在0.04％～0.07％；