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　　本发明针对X80管线钢焊接中根焊易裂、低氢焊条效率低及实心焊丝缺陷问题，创新性提出采用Ni-Mo-Ti-B合金体系的金属粉芯药芯焊丝。通过优化低碳锰铁、镍粉、硼铁等组分配比，实现低扩散氢含量、高熔敷效率及全位置焊接性能，显著提升焊缝韧性（KV2-45℃＞100J）与抗裂性，解决长输管道焊接质量与效率矛盾。

　　【专利摘要】本发明公开了一种X80低合金高强度管线钢焊接用金属粉芯药芯焊丝，由碳钢钢带和金属粉芯两部分组成，金属粉的配方由低碳锰铁、硅铁、钛铁、镍粉、钼铁、硼铁、镁粉、氟化稀土及余量铁粉组成。本发明的特点为采用Ni-Mo-Ti-B合金体系，用于X80低合金高强度管线钢的根焊、填充及盖面焊接，并且特别推荐用于打底焊，熔化速度快，熔敷效率高，可实现全位置焊接，扩散氢含量极低，KV2(-45℃)大于100J。

　　[0001] 本发明属于气保护用药芯焊丝【技术领域】，尤其涉及X80低合金高强度管线钢焊 接用金属粉芯药芯焊丝。

　　[0002] 国内外输气管线都趋向于高强度钢级、大口径管道的方向发展。已经建设完工的 西气东输二线工程、中缅输气管线、以及目前正筹建的新粤浙管道工程等都将采用X80低 合金高强度管线钢管。管道焊接施工中，第一层焊道--根焊道的焊接施工是至关重要的， 焊接效率直接影响整个工程进度，其焊接质量也是管道安全的首要保障。因此，根焊方法和 根焊材料的选择决定整个工程效率和质量的技术关键。

　　[0003] 针对长输管道根焊施工的具体情况而进行X80低合金高强度管线钢的抗裂性研 究结果表明，扩散氢含量较高的纤维素型焊条的抗裂性较差，在现场的复杂恶劣环境施焊 过程中易产生焊接冷裂纹。为获得高质量的焊接接头，因此工艺文件明确提出要求在X80 低合金高强度长输管线的环焊接头根部焊接施工中，不准使用纤维素型焊条电弧焊的工 艺。低氢型焊条和实心焊丝具有较低扩散氢含量可满足要求，但低氢型焊条生产效率低，实 心焊丝容易出现未融合、假熔等缺陷。

　　[0004] 本发明要解决的问题是提供一种X80低合金高强度管线钢焊接用金属粉芯药芯 焊丝。采用Ni-Mo-Ti-B合金体系，不仅能满足X80低合金高强度管线钢力学性能，同时具 有良好的焊接工艺性能，提高生产效率，避免焊接缺陷的产生。

　　[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种X80低合金高强度管线钢 焊接用金属粉芯药芯焊丝，由碳钢钢带和金属粉芯两部分组成，所述金属粉芯由如下重量 百分比的原料组成，

　　[0007] 优选的，所述金属粉芯由如下重量百分比的原料组成，低碳锰铁8%、硅铁5%、钛 铁1%、镍粉8%、钥铁1%、硼铁4%、镁粉2%、氟化稀土 1%、铁粉70%。

　　[0008] 优选的，所述金属粉芯由如下重量百分比的原料组成，低碳锰铁15%、硅铁9%、 钛铁3 %、镍粉12 %、钥铁3 %、硼铁8 %、镁粉5 %、氟化稀土 4 %、铁粉41 %。

　　[0009] 优选的，所述金属粉芯由如下重量百分比的原料组成，低碳锰铁11. 5%、硅铁 7 %、钛铁2 %、镍粉10 %、钥铁2 %、硼铁6 %、镁粉3. 5 %、氟化稀土 2. 5 %、铁粉55. 5 %。

　　[0012] 本发明所述焊丝X80低合金高强度管线钢焊接用金属粉芯药芯焊丝，在焊丝的药 粉配方设计时，满足X80低合金高强度管线钢力学性能要求的同时，还应具有良好的焊接 操作工艺性能，尤其在管道根焊时提高焊接效率及焊接质量。

　　[0013] 下面是关于组成本发明中金属粉芯药芯焊丝中药粉作用及其含量范围的说明。

　　[0014] 低碳锰铁为主要脱氧剂，降低熔敷金属的含氧量，并向焊缝中过渡C及Mn元素 ，Mn 提高焊缝强度的同时，还可提高焊缝的韧性，降低的韧脆转变温度。Mn/C比直接影响焊缝韧 脆转变温度，但Mn含量过高会加剧焊缝的中心偏析，Mn含量过低容易脱氧不足焊缝表面出 现压坑、气孔缺陷，考虑脱氧效果及工艺性能等因素设定低碳锰铁含量。

　　[0015] 硅铁为重要脱氧剂，向焊缝过渡Si元素，保证焊缝有良好的力学性能，调节铁水 流动性，但含量不可控制太高，否则会恶化焊缝金属的纯净度，裂纹敏感性提高。

　　[0016] 钛铁主要作用为脱氧剂，由于B元素极易被氧化和氮化，导致其有益作用难以发 挥，而Ti与0、N均有极高的亲和力，焊丝中添加适量的Ti可以有效防止B的氧化和氮化， 但含量过高会导致电弧稳定性降低。

　　[0017] 镍粉是焊缝中重要的合金元素，可以降低焊缝的低温转变温度，提高低温冲击韧 性。

　　[0019] 硼铁焊缝中微合金化元素，B在奥氏体晶界偏聚可有效抑制先共析铁素体的形核， 增大焊缝金属中针状铁素体的比例，提高焊缝金属的冲击韧性，。

　　[0020] 镁粉是强脱氧剂，同时可以降低熔滴的熔点，改善熔滴过渡方式及电弧稳定性，提 高电弧穿透力，含量过高会形成较多熔渣影响焊缝表面质量。

　　[0022] 优选的，所述碳钢钢带是厚度0. 9mm的SPCC冷轧低硫磷钢带。

　　[0024] 本发明还提供了一种使用如上所述的药芯焊丝进行焊接的方法，其特征在于：焊 接条件为保护气体由体积含量为80%的Ar2和20%的CO2组成，电流260A，电压28V。

　　[0025] 本发明也提供了一种如上所述的药芯焊丝在X80低合金高强度管线钢焊接中的 应用。

　　[0026] 本发明具有的优点和积极效果是：本发明一种X80低合金高强度管线钢焊接用金 属粉芯药芯焊丝采用Ni-Mo-Ti-B合金体系，用于X80低合金高强度管线钢的根焊、填充及 盖面焊接，并且特别推荐用于打底焊，熔化速度快，熔敷效率高，可实现全位置焊接，减少焊 接缺陷的产生，扩散氢含量极低，KV 2(-45°C )大于100J。

　　[0028] -种X80低合金高强度管线钢焊接用金属粉芯药芯焊丝，由碳钢钢带和金属粉芯 两部分组成，使用〇. 9mm厚度SPCC冷轧低硫磷钢带，采用通用的药芯焊丝生产工艺制造，所 述金属粉芯的质量占焊丝总质量的12?17%。

　　[0030] 所述金属粉芯中各组分的重量百分比为：低碳锰铁8%、硅铁5%、钛铁1%、镍粉 8%、钥铁1 %、硼铁4%、镁粉2%、氟化稀土 1 %、铁粉70%。

　　[0032] 金属粉芯药芯焊丝焊接条件：保护气体为混合气，体积含量为80%的Ar2和20% 的CO 2，电流260A，电压28V。

　　1. 一种X80低合金高强度管线钢焊接用金属粉芯药芯焊丝，由碳钢钢带和金属粉芯两 部分组成，其特征在于：所述金属粉芯由如下重量百分比的原料组成，低碳锰铁8?15 %、硅铁5?9 %、钛铁1?3 %、镍粉8?12 %、钥铁1?3 %、硼铁 4?8%、镁粉2?5%、氟化稀土 1?4%、余量为铁粉。

　　2. 根据权利要求1所述的X80低合金高强度管线钢焊接用金属粉芯药芯焊丝，其特征 在于：所述金属粉芯由如下重量百分比的原料组成，低碳锰铁8%、硅铁5%、钛铁1%、镍粉 8%、钥铁1 %、硼铁4%、镁粉2%、氟化稀土 1 %、铁粉70%。

　　3. 根据权利要求1所述的X80低合金高强度管线钢焊接用金属粉芯药芯焊丝，其特征 在于：所述金属粉芯由如下重量百分比的原料组成，低碳锰铁15%、硅铁9%、钛铁3%、镍 粉12 %、钥铁3 %、硼铁8 %、镁粉5 %、氟化稀土 4 %、铁粉41 %。

　　4. 根据权利要求1所述的X80低合金高强度管线钢焊接用金属粉芯药芯焊丝，其特征 在于：所述金属粉芯由如下重量百分比的原料组成，低碳锰铁11. 5%、硅铁7%、钛铁2%、 镍粉10%、钥铁2%、硼铁6%、镁粉3. 5%、氟化稀土 2. 5%、铁粉55. 5%。

　　5. 根据权利要求1?4所述的X80低合金高强度管线钢焊接用金属粉芯药芯焊丝，其 特征在于：所述氟化稀土中TREO彡83%，S彡0. 15, C彡0. 10, H20彡0. 25。

　　6. 根据权利要求5所述的X80低合金高强度管线钢焊接用金属粉芯药芯焊丝，其特征 在于：所述碳钢钢带是厚度为〇. 9mm的SPCC冷轧低硫磷钢带。

　　7. 根据权利要求6所述的X80低合金高强度管线钢焊接用金属粉芯药芯焊丝，其特征 在于：所述金属粉芯的质量占焊丝总质量的12?17%。

　　8. -种使用如权利要求1?7任一项所述的药芯焊丝进行焊接的方法，其特征在于：焊接条件为保护气体由体积含量为80%的Ar2和20%的C02组成，电流260A，电压28V。

　　9. 如权利要求1?7任一项所述的药芯焊丝在X80低合金高强度管线钢焊接中的应 用。

　　针对高氮装甲钢焊接过程中焊缝强度不足、低温韧性差及氢含量高的问题，提出通过优化钢带与药芯粉成分的解决方案。采用超低碳钢带设计，结合氟化锂、稀土元素去氢，以及锰、铬、镍、钼等合金元素精准配比，显...

　　针对传统焊丝韧性差、熔敷速度慢、耐磨抗裂性不足等问题，提出采用含特定成分（Si、Mn、Ti等）的金属粉芯药芯焊丝，结合U形坡口处理、预热及富氩保护工艺，提升焊接效率和质量。通过优化焊丝结构与焊...

　　针对工程机械焊接中实心焊丝飞溅大、熔渣多及现有药芯焊丝焊后清理难的问题，通过优化金属粉芯成分（含镍粉、硅锰合金、碳化硅等），采用C-Al-Si-Mn联合脱氧机制，有效减少熔渣生成，实现电弧稳定...

　　针对传统药芯焊丝因添加矿物粉及化工稳弧剂导致焊渣生成、熔敷效率低的问题，提出采用全金属粉药芯替代矿物成分，配合富氩气体保护，实现熔敷效率达98%以上，电弧稳定、飞溅极小、焊缝成型美观的创新方案...

　　针对传统焊材氢含量高、抗裂性差、操作性差等问题，通过优化金属粉芯成分（含铬、硅铁、钛铁等），开发出一种超低氢高韧性药芯焊丝。该焊丝具有电弧稳定、穿透力强、抗裂性优等特点，可实现全位置焊接及单面...

　　针对传统钛型气保护药芯焊丝低温抗裂性差的问题，通过优化焊芯成分（如TiO₂含量35%-50%、金属锰10%-20%、硅铁合金1%-5%等），调整熔渣氧化物比例（TiO₂占54%-64%），显著...

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