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本专利针对X100管线钢埋弧焊焊缝强度不足、冲击性能差的问题，提出一种含特定比例C、Mn、Ni、Cr等元素的焊丝配方，并采用真空冶炼、分段添加合金元素及多道次拉拔工艺，显著提升焊缝抗拉强度（≥760MPa）和低温冲击韧性（≥80J），满足API5L标准要求。
本发明属于焊丝材料技术领域，具体涉及一种石油天然气输送管道用X100管线 钢埋弧焊用焊丝，本发明还涉及该种焊丝的制备方法。
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 海洋地区等，这就对输送管道的高强度和低温韧性要求较高，也促使了高等级管线钢的 研制开发，随着X80管线钢在西气东输二线工程中大量投入使用，XlOO管线钢的相关研 究也取得了很大进展。XlOO超高强度管线钢将会显著地节省长距离天然气输送管线的总 成本，这些节约由材料、建设、压缩站和集成项目运行等多领域的成本下降而获得。
XlOO管线钢是晶粒尺寸在微米级的超级钢，它通过化学成分设计以及采取控 轧、控冷的工艺(TMCP)，得到由粒状贝氏体、针状铁素体和马氏体组成的显微组织。 粒状贝氏体的晶粒度为2 3mm。在针状铁素体的晶界，具有细小的M_A组元。这种细 晶组织具有高强度的同时，还具有优良的韧性指标。它良好的力学性能指标的实现是通 过对金属组织的轧制细化，并在控制轧制之后加速冷却，从而实现了微观轧制的细化， 并且阻碍了铁素体的形成。
5Q00管线钢是以低碳的Mn-Nb-Ti合金系为主，通过添加一定量的Mo元素，采 用TMCP工艺和加速冷却工艺轧制出的厚度小于等于20mm的钢板。它通过提高Mn的 含量来弥补减少C引起的屈服强度下降，而且Mn能阻碍珠光体的形成，促进贝氏体的形 成；Nb元素不仅在轧制过程中使金属组织细化，而且还可以提高强度；另外，添加微合 金元素V、Ti等强碳、氮化物(M(CN))形成元素，以阻止控轧过程中奥氏体晶粒长大， 并延迟轧制过程中奥氏体的再结晶。另外，进一步适量添加Ni、Mo、Cu强化基体，结 合制造工艺过程中采用超低S、夹杂物形态控制的纯净钢冶炼技术和控轧控冷的热轧工 艺。通过成分和工艺的最佳配合，获得高强度、高韧性、低包申格效应以及良好的焊接 性能。
由此可以看出，以提高焊接接头强度和韧性为目标，以金属固态相变原理为基 础，开发原料来源丰富且廉价、易工业化生产的、以多相显微组织为特征的Xioo管线钢 埋弧焊用焊丝，以适应冻土带、地震区以及水土流失区域的管道建设，同时节省管线工 程的建设投资，降低运输费用，具有重要意义。发明内容
本发明的目的是提供一种5Q00管线钢埋弧焊用焊丝，以满足5Q00管线钢对焊 接接头的强韧性和低温韧性的要求。
本发明的另一目的是提供上述XlOO管线钢埋弧焊用焊丝，该方法工艺稳定且易 于实现。
本发明所采用的另一技术方案是，制备上述XlOO管线钢埋弧焊用焊丝的方法， 该方法按照以下步骤实施步骤1 焊丝钢的冶炼首先按重量百分比称量以下组分0.03% 0.06%的C，0.1% 0.3%的Si，1.0% 2.0% 的 Mn，0.7% 1.0% 的 Ni，0.3% 0.6% 的 Mo，0.3% 0.6% 的 Cr，0.01% 0.04% 的 Nb, 0.1% 0.3% 的 Ti，0.0015% 0.005% 的 B，0.1% 0.3% 的 Cu，0.1% 0.3% 的 Ce， 0.01% 0.05%的Al，S0.01%, P0.01%,余量为Fe，各组分的重量之和为100% ；然后在真空感应电炉中进行钢锭的冶炼，将Fe、Nb、Si、Ni、Ti-Fe Cr、Mo、 C组分装在真空感应电炉的坩埚内，其中，Ni、Ti-Fe、Cr、Mo、C组分位于坩埚的中 部，真空感应电炉通电进行冶炼，当钢液温度达到1540°C后，保持温度并待钢液平静 后，将电炉断电冷却并排气15η ι，再将真空感应电炉通电进行精炼，精炼20η ι，降温 至1430°C 1470°C后，加入适量THFe组分进行Ti含量的微调，出钢前5min充保护气体 Ar至250 350mmHg，同时加入Mn_Fe、B-Fe Cu、Ce、Al组分，机械搅拌2min后出 钢，出钢温度为1500°C 士 10°C，浇注后得到钢锭； 步骤2:焊丝的锻造、轧制和拉拔对步骤1得到的钢锭扒皮，再采用双臂式自由蒸汽锤将其锻造成方坯，冷至室温 后，采用砂轮修磨去除表面黑皮以及裂纹等表面缺陷，再用带锯切去冒头，采用横列三 辊式轧机将方坯轧制成盘条，最后进行拉拔，即得。
其中，步骤2中的拉拔具体步骤为盘条一机械剥壳一酸洗去锈一烘干一干法 拉丝一卷取一热处理一干法拉丝一卷取一化学镀铜一抛光一卷取一缠绕成丝。
本发明XlOO管线钢埋弧焊用焊丝的有益效果是1、C是焊缝金属中最重要的合金元素，是使钢材获得高强度性能的最经济的化学元 素。但由于C对钢的淬硬性的强烈影响，为了防止氢致裂纹和焊缝发生脆性断裂，焊缝 中C含量通常保持很低的水平。焊缝金属的硬度、屈服强度、抗拉强度均随C含量的增 加而提高，但焊缝的冲击韧性则随C含量的增加而减小，同时，随着C含量的升高，焊 接性变差，因此本发明焊丝C含量控制在0.03% 0.06%之间。
2、Mn是保证强度的主要合金元素之一，该元素能有效地降低Y — α的转变温 度。由于Mn在焊接过程中极易烧损，因此本发明焊丝中较高的Mn含量可以保证其向焊 缝中的过渡。
3、Mn、幻同时存在时，可作为脱氧剂，且随着幻元素含量增加，可使连续冷 却时的相变温度逐渐降低、组织细化，但过高的&含量容易产生粗大的碳化物对焊缝韧 性不利，所以本发明焊丝中幻含量控制在0.1% 0.3%之间。
4、由于Ni可提高铁素体基体的韧性和促进针状铁素体形成，所以Ni能改善焊 丝的抗冷裂性能，并提高低温冲击韧性。
5、含Mn焊缝中添加Mo，先共析铁素体数量逐渐减少，针状铁素体比例开始增加，随后减少；粗晶区和细晶区普遍晶粒细化，不完全相变区形成铁素体与碳化物束 团，焊缝的硬度、屈服点和抗拉强度均得到提高。
6、Cr是扩大Y相区的元素，降低Y — α相变临界温度，使奥氏体转变在较 低的温度下进行，便于生成针状铁素体。
7、焊缝金属中加入Ti，使强度略有提高，含钛的氧化性夹杂物促进了在奥氏体 晶粒内形核，有利于晶内针状铁素体的生成，而钛的氮化物有很高的高温稳定性，有效 地抑制在高热输入下的奥氏体晶界迁移和晶粒相互吞并的长大过程，可保证焊缝金属具 有优良的夏比冲击功和COD值。
9、B可明显抑制铁素体在奥氏体晶界上的形核，使铁素体转变曲线明显右移。 随着焊缝中B含量的增加，先共析铁素体量减少，侧板条铁素体消失，AF量增加，从而 得到细小的焊缝显微组织。B和Ti之间存在强烈的交互作用，对焊缝组织和性能的共同 影响主要是由于Ti通过形成钛的氮化物而保护残余的B不被氧化，因而有一定的自由B 向奥氏体晶界偏析，在晶界上析出大量的B的碳化物Fh(BC)6,它先于铁素体生成，由 此可见焊缝金属中Ti、B元素含量都不能太高。
10、Ce稀土元素加入焊缝之后，会富集在硅酸盐夹杂物中，使夹杂物球化，净 化晶界并以弥散状态分布。
为了保证焊接接头有较高的韧性和抗H2S应力腐蚀性能，控制材料中的杂质S低 于 0.010%，P 低于 0.010%。
综上，本发明的XlOO管线钢埋弧焊用焊丝能够完全满足XlOO管线钢对焊缝金 属强度和冲击性能要求，焊缝具有较好的抗H2S应力腐蚀性能，焊缝强度及韧性完全能 与XlOO管线钢的基材匹配。
本发明XlOO管线钢埋弧焊用焊丝的制备方法，其制得的焊丝成分均勻，性能 好，且简单容易实施，工艺稳定。
真空感应电炉通电进行冶炼，当钢液温度达到1540°C后，保持温度并待钢液 平静后，将真空感应电炉断电冷却并排气15min，真空感应电炉通电进行精炼，精炼 20min,降温至1430°C 1470°C后，加入适量THFe组分进行Ti含量的微调，出钢前5min 充保护气体Ar至250 350mmHg，同时加入MnFe、B-Fe Cu、Ce、Al组分，机械搅拌 2η ι后出钢，出钢温度为1500°C 士 10°C，浇注后得到钢锭，浇注时要求钢液表面平静， 浇注均勻。
步骤2:焊丝的锻造、轧制和拉拔对步骤1得到的钢锭扒皮，再采用双臂式自由蒸汽锤将其锻造成方坯，冷至室温 后，采用砂轮修磨去除表面黑皮以及裂纹等表面缺陷，再用带锯切去冒头，采用横列三 辊式轧机将方坯轧制成盘条，最后进行拉拔，得到合适的直径尺寸的焊丝。在实际施工 中，经常采用五架横列三辊式轧机将方坯轧制成Φ6.5ιηιη盘条。
其中，步骤2中的拉拔具体步骤为盘条一机械剥壳一酸洗去锈一烘干一干法 拉丝一卷取一热处理一干法拉丝一卷取一化学镀铜一抛光一卷取一缠绕成丝。
以下各实施例中，与该实施例中XlOO管线钢埋弧焊焊丝配合使用的是， SJlOl-G焊剂以及鞍钢生产的XlOO管线管线，该钢板采用双面焊接，正面焊完后反面清根埋弧焊接。焊接工艺参数为焊接电 流600A，电弧电压36V，焊接速度^m/h，热输入2.4KJ/mm。
2.一种制备权利要求1所述XlOO管线钢埋弧焊用焊丝的方法，其特征在于，该方法 按照以下步骤实施步骤1 焊丝钢的冶炼首先按重量百分比称量以下组分0.03% 0.06%的C，0.1% 0.3%的Si，1.0% 2.0% 的 Mn，0.7% 1.0% 的 Ni，0.3% 0.6% 的 Mo，0.3% 0.6% 的 Cr，0.01% 0.04% 的 Nb, 0.1% 0.3% 的 Ti，0.0015% 0.005% 的 B，0.1% 0.3% 的 Cu，0.1% 0.3% 的 Ce， 0.01% 0.05%的Al，S0.01%, P0.01%,余量为Fe，各组分的重量之和为100% ；然后在真空感应电炉中进行钢锭的冶炼，将Fe、Nb、Si、Ni、Ti-Fe Cr、Mo、 C组分装在真空感应电炉的坩埚内，其中，Ni、Ti-Fe、Cr、Mo、C组分位于坩埚的中 部，真空感应电炉通电进行冶炼，当钢液温度达到1540°C后，保持温度并待钢液平静 后，将电炉断电冷却并排气15min，再将真空感应电炉通电进行精炼，精炼20min，降温 至1430°C 1470°C后，加入适量THFe组分进行Ti含量的微调，出钢前5min充保护气体 Ar至250 350mmHg，同时加入Mn_Fe、B-Fe Cu、Ce、Al组分，机械搅拌2min后出 钢，出钢温度为1500°C 士 10°C，浇注后得到钢锭；步骤2:焊丝的锻造、轧制和拉拔对步骤1得到的钢锭扒皮，再采用双臂式自由蒸汽锤将其锻造成方坯，冷至室温 后，采用砂轮修磨去除表面黑皮以及裂纹等表面缺陷，再用带锯切去冒头，采用横列三 辊式轧机将方坯轧制成盘条，最后进行拉拔，即得。
3.按照权利要求2所述的XlOO管线钢埋弧焊用焊丝的制备方法，其特征在于，步骤2 中的拉拔具体步骤为盘条一机械剥壳一酸洗去锈一烘干一干法拉丝一卷取一热处理一 干法拉丝一卷取一化学镀铜一抛光一卷取一缠绕成丝。
本发明公开了一种X100管线钢埋弧焊用焊丝，按重量百分比由以下组分组成0.03%~0.06%的C，0.1%~0.3%的Si，1.0%~2.0%的Mn，0.7%~1.0%的Ni，0.3%~0.6%的Mo，0.3%~0.6%的Cr，0.01%~0.04%的Nb，0.1%~0.3%的Ti，0.0015%~0.005%的B，0.1%~0.3%的Cu，0.1%~0.3%的Ce，0.01%~0.05%的Al，S0.01%，P0.01%，余量为Fe，各组分的重量之和为100%。本发明的焊丝具有焊缝强度高、冲击性能好等优点。本发明还公开了上述焊丝的制备方法，将Fe、Nb等在真空感应电炉内冶炼，温度达到1540℃后，保持温度并在钢液平静后，冷却排气，再精炼，降温后进行Ti含量的微调，出钢前充保护气体Ar，同时加入Mn-Fe等组分，搅拌后出钢，浇注得到钢锭；再将钢锭进行后续的锻造、轧制和拉拔，最终得到焊丝。本发明焊丝的制备方法冶炼工艺稳定，易于实现，产品性能较好。
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