X100管线钢用埋弧焊焊丝和烧结焊剂的开发

x80管线钢埋弧焊用烧结焊剂的研制——从高强度低合金钢(hsia)焊缝熔敷金属中的针状铁素体形核机理出发，确定以caf2一mgo-ai2—mno-tio2．03氟碱性渣系进行高强韧性埋弧焊烧结焊剂设计。结果表明，焊剂中添加mno有利于焊缝中mn元素的过渡，降低一a温度，从而...

管线钢多丝埋弧焊烧结焊剂焊接工艺性能研究——对管线钢用多丝埋弧焊烧结焊剂主要组分对焊接工艺性能的影响规律进行了试验研究，在此基础上研制出一种基于mgo．cafral2o3．sio2．mno．zro2渣系、碱度b在1．2~i．5之间的新型烧结焊剂。试验表明，该焊剂在多丝埋...

从《西气东输二线管道工程用螺旋缝埋弧焊管技术条件》(以下简称《技术条件》)的要求出发,采用mn-mo-ti-b合金系,成功地研制了一种高韧性x80级管线钢用埋弧焊焊丝。试验研究结果表明:所研制的埋弧焊焊丝与烧结焊剂f80匹配,在焊接速度为1.65m/min条件下,钢管焊缝金属的力学性能满足《技术条件》的要求,可实现焊缝组织以针状铁素体组织为主的设计目标。

-1- 埋弧焊材料——焊丝、焊剂及选配 表1国产焊丝标准化学成分(gb/t14957——1994) 钢 种 牌号 化学成分（质量分数）(%) cmnsicrnimov其他 sp用途 ≤ 碳 素 结 构 钢 h08 h08a h08e h08mn h08mna h15a h15mn ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 0.11～ 0.18 0.30～ 0.55 0.30～ 0.55 0.30～ 0.55 0.80～ ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.07 ≤0.07 ≤0.03 ≤0.07 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 — — — — — — — —

1.2埋弧焊材料——焊丝、焊剂及选配 焊丝和焊剂是埋弧焊的消耗材料，从普通碳素钢到高级镍合金多种金属材料的焊接都可以选用焊丝和焊剂配合进行埋弧焊接。二者直接 参与焊接过程中的冶金反应，因而它们的化学成分和物理性能不仅影响埋弧焊过程中的稳定性、焊接接头性能和质量，同时还影响着焊接生 产率，因此根据焊缝金属要求，正确选配焊丝和焊剂是埋弧焊技术的一项重要内容。 1．2．1焊丝 埋弧焊使用的焊丝有实心焊丝和药芯焊丝两类，生产中普遍使用的是实心焊丝，药芯焊丝只在某些特殊场合应用。焊丝品种随所焊金属 的不同而不同，目前已有碳素结构钢、低合金钢、高碳钢、特殊合金钢、不锈钢、镍基合金钢焊丝，以及堆焊用的特殊合金焊丝。根据国家 标准gb／t14957—1994、gb／t4241—1984焊接用钢丝的规定，表1、表2是典型的碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢锈钢焊丝的化学成分。 表1国产

1.2埋弧焊材料——焊丝、焊剂及选配 焊丝和焊剂是埋弧焊的消耗材料，从普通碳素钢到高级镍合金多种金属材料的焊接都可以选用焊丝和 焊剂配合进行埋弧焊接。二者直接参与焊接过程中的冶金反应，因而它们的化学成分和物理性能不仅影响 埋弧焊过程中的稳定性、焊接接头性能和质量，同时还影响着焊接生产率，因此根据焊缝金属要求，正确 选配焊丝和焊剂是埋弧焊技术的一项重要内容。 1．2．1焊丝 埋弧焊使用的焊丝有实心焊丝和药芯焊丝两类，生产中普遍使用的是实心焊丝，药芯焊丝只在某些特 殊场合应用。焊丝品种随所焊金属的不同而不同，目前已有碳素结构钢、低合金钢、高碳钢、特殊合金钢、 不锈钢、镍基合金钢焊丝，以及堆焊用的特殊合金焊丝。根据国家标准gb／t14957—1994、gb／ t4241—1984焊接用钢丝的规定，表1、表2是典型的碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢锈钢焊丝的化学 成分。 表1国产

常用钢材埋弧焊焊丝焊剂组合推荐表 序 号 适用钢种 推荐用焊丝/焊剂 焊丝牌号焊剂牌号 1q235、q215、10#h08ahj431、sj501 220#、20g、22g、20rh08mnahj431、sj501 3 16mn、19mn6、16mnre、09mnv 09mn2、12mn h10mn2hj431、sj501 h08mnmohj350、sj101 4 15mnv、15mnvn、12mnv、14mnnb 16mnnb、25mn、20mnmo、15mnti h08mnmohj350、sj101 518mnmonb、20mnmonb、13mnnimoh08mn2mo hj250(330+25 0)、sj001 6 14mnmov、15mnmovn、hq70、 wcf60 wcf80、14mnmonbb、30crmns

埋弧焊焊丝 牌号 型号 gb 焊丝化学成分（%）(≤) 配合焊 剂 特点与用途 cmnsispcrnicu thm-43 (thg-43) h08a h08e h08c 0.10 0.30/ 0.60 0.03 0.030 0.020 0.015 0.03 0 0.02 0 0.01 5 0.20 0.10 0.20 0.30 0.10 0.30 0.20 sj301、 sj501及 hj431等 用于一般薄 板，锅炉及管 板接头的对接 及角焊 thm-43a (thg-43a) h08mna0.10 0.80/ 1.10 0.070.030 0.03 0 0.200.300.20 sj101、 sj127、 sj501及 hj431等 用于薄板及打 底焊焊接结构 thm-43b (thg-43b) h10mn2 0.12 1.50/ 1.90 0.070

对x100管线钢管直缝双面埋弧焊接头进行了微观组织、显微硬度、拉伸及冲击试验。试验结果表明:x100管线钢双面埋弧焊焊缝金属的显微硬度高于母材,热影响区的显微硬度低于母材,焊接接头存在haz软化问题;横向焊接接头的抗拉强度满足iso3183—2007的要求,抗拉强度值高于母材纵向,但低于母材横向;埋弧焊焊缝金属的韧性良好,韧脆转变温度为-53℃;焊接热影响区的韧性较差,韧脆转变温度约为7℃。

研制了一种不锈钢埋弧焊烧结焊剂,采用caf2-al2o3-casio3焊剂渣系,碱度bⅱw为1.7-2.3。研发焊剂与h00cr21ni10焊丝匹配,焊接工艺性能良好,施焊过程电弧稳定,脱渣性能良好,焊缝成形美观。研发焊剂冶金性能良好,焊缝合金元素烧损少,杂质元素渗入少,具有良好的力学性能和耐晶间腐蚀性能。

埋弧焊焊丝、焊剂采购技术要求 1.采购产品的信息 采购类型型号常用规格执行标准 焊丝h10mn2φ4gb/t5293-1999 h08mn2siaφ4gb/t5293-1999 焊剂f48a4-h10mn2gb/t12470-2003 h08mnagb/t5293-1999 2.采购技术要求 2.1焊丝 2.1.1熔敷金属力学性能要求： 焊丝型号熔敷金属力学性能 抗拉强度 b rm/mpa 屈服强度b rp0.2/mpa 伸长率 a/% 冲击试验 试验温度℃吸收功(j) h10mn2415~550≥330≥22-40≥27 h08mn2sia480~650≥400≥22-20≥27 2.1.2焊丝化学成分 焊丝型号化学成分（%） cmnsipsnicrcu h10mn2≤0.1

. . 埋弧焊材料——焊丝、焊剂及选配 表1国产焊丝标准化学成分(gb/t14957——1994) 钢 种 牌号 化学成分（质量分数）(%) cmnsicrnimov其他 sp用途 ≤ 碳 素 结 构 钢 h08 h08a h08e h08mn h08mna h15a h15mn ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 ≤0.10 0.11～ 0.18 0.30～ 0.55 0.30～ 0.55 0.30～ 0.55 0.80～ ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.07 ≤0.07 ≤0.03 ≤0.07 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.3

型号用途 颗粒度 (mm) 配用焊丝 hj130低碳钢，普低钢0.45～2.5h10mn2 hj131ni基合金0.3～2ni基焊丝 hj150轧辊堆焊0.45～2.52cr13，3cr2w8 hj172高cr铁索体钢0.3～2相应钢种焊丝 hj173mn—al高合金钢0.25～2.5相应钢种焊丝 hj230低碳钢，普低钢0.45～2.5h08mna，h10mn2 hj250低合金高强度钢0.3～2相应钢种焊丝 hj251珠光体耐热钢0.3～2cr—mo钢焊丝 hj260不锈钢，轧辊堆焊0.3～2不锈钢焊丝 hj330低碳钢及普低钢重要结构0.45～2.5h08mna，h10mn2 hj350低合金高强钢重要构件0.45～2.5mn—mo，mn—si及含ni高强钢用焊丝 hj430低碳钢及普低钢重要构件0

埋弧焊选用的焊丝和焊剂配合 埋弧焊（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的 方法。焊丝和焊剂是埋弧焊的消耗材料，从碳素钢到高镍合金多种金属材料的焊 接都可以选用焊丝和焊剂配合进行埋弧焊接。埋弧焊焊丝的选用既要考虑焊剂成 分的影响，又要考虑母材的影响。为了得到不同的焊缝成分和力学性能，可以采 用一种焊剂（主要是熔炼焊剂）与几种焊丝配合，也可以采用一种焊丝与几种焊 剂（主要是烧结焊剂）配合。 对于给定的焊接结构，应根据钢种成分、对焊缝性能的要求及焊接工艺参数 的变化等进行综合分析之后，再决定所采用的焊丝和焊剂。

本技术涉及一种金属材料焊接用埋弧焊丝，尤其是一种用于石油天然气输送管道焊接的管线钢埋弧焊丝。所述的埋弧焊丝，以重量百分 比计包括：c≤0.09％，si0.15～0.3％，mn1.4～1.9％，ni0.3～1.0％，mo0.275～0.45％，ti0.04～0.012％，b0.002～ 0.007％，s≤0.005％，p≤0.015％,重量百分比计，余量为fe及其他不可避免的杂质。本焊丝适用于x90管线钢的多丝内外埋弧焊接，相对 于x80与x100的管线钢母材能够焊接获得的熔敷金属强度适中，塑、韧性优良，形成的各种接头的各项力学性能满足要求，能够较好地 适用x90管线钢材，满足了压力较高情况下输送管道焊接要求。 权利要求书 1.一种管线钢埋弧焊丝，其特征在于，以重量百分比计包括：c≤0.09％，si0.15～0.3％，mn1.4～1.9％，ni0.3～1.0％，mo0.275～

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埋弧焊时焊剂与焊丝的选配 焊剂的焊接工艺性能和化学冶金性能是决定焊缝金属化学成分和性能的主要因素之一，采用 同样的焊丝和同样的焊接参数，而配用的焊剂不同，所得焊缝的性能将有很大的差别。一种 焊丝可与多种焊剂合理的组合，无论是在低碳钢还是在低合金钢上都有这种合理的组合。1 对焊剂工艺性能及质量的要求（1）对焊剂的一般要求 a、焊剂应具有良好的冶金性能，焊接时配以适当的焊丝和合理的焊接工艺，焊缝金属应能 得到适宜的化学成分和良好的力学性能（与母材相适应的强度和较高的塑性、韧性）以及较 强的抗冷裂纹和热裂纹的能力。 b、焊剂应具有良好的工艺性、电弧燃烧稳定、熔渣具有适宜的熔点、黏度和表面张力。焊 道与焊道间及焊道与母材间充分熔合，过渡平滑没有明显咬边，脱渣容易，焊缝表面成形良 好，以及焊接过程中产生的有害气体少。 c、焊剂要有一定的颗粒度，并且应有一定的颗粒强度，以利于

采用热膨胀法获取x100管线钢的cct曲线,并通过硬度实验,光学显微组织观察,sem组织观察,tem组织观察等手段进行分析,深入讨论了x100管线钢的cct曲线及其在不同冷却条件下的相变规律,研究了x100管线钢不同冷却条件下的组织类型及典型特征,为更好的认识x100管线钢组织-性能之间的关系和推动其工业应用提供重要参考。

采用单丝埋弧焊在x80管线钢板表面进行堆焊,测量了焊缝的尺寸包括焊缝宽度、余高和熔池长度。固定焊接电压和焊接速度,研究了焊接电流对焊缝尺寸的影响。测量结果表明,焊接电流对焊缝宽度几乎没有影响;随着焊接电流的增大,余高增大,熔池长度先减小后增大。

埋弧焊时焊剂与焊丝的选配 焊剂的焊接工艺性能和化学冶金性能是决定焊缝金属化学成分和性能的主要因 素之一，采用同样的焊丝和同样的焊接参数，而配用的焊剂不同，所得焊缝的性 能将有很大的差别。一种焊丝可与多种焊剂合理的组合，无论是在低碳钢还是在 低合金钢上都有这种合理的组合。 1对焊剂工艺性能及质量的要求 （1）对焊剂的一般要求 a、焊剂应具有良好的冶金性能，焊接时配以适当的焊丝和合理的焊接工艺，焊 缝金属应能得到适宜的化学成分和良好的力学性能（与母材相适应的强度和较高 的塑性、韧性）以及较强的抗冷裂纹和热裂纹的能力。 b、焊剂应具有良好的工艺性、电弧燃烧稳定、熔渣具有适宜的熔点、黏度和表 面张力。焊道与焊道间及焊道与母材间充分熔合，过渡平滑没有明显咬边，脱渣 容易，焊缝表面成形良好，以及焊接过程中产生的有害气体少。 c、焊剂要有一定的颗粒度，并且应有一定的颗粒强度，以利于多次

对x100管线钢的材料分析报告 x100级管线钢的现实意义 近年来,随着我国对石油、天然气等能源的需求进一步增大,并且伴随最近铁矿石价格的飞 涨,导致管钢成本的提高.为了减少输送成本,同时又不损失石油天然气的输送量,开发 x100等级的高钢级管线钢成为一种必然。ｘ１００管线钢的应用具有巨大的经济效益，可 使长距离油气管线成本节约５％～１２％(据加拿大的统计分析表明,管线钢每提高一个钢 级可减少建设成本7%)，主要体现在节约材料、提高输送压力、减小施工量、降低维护费用、 优化整体方案等方面,为节省管线工程的建设投资、降低运输费用,采用高强度等级的管线 钢更加经济合理.随着国内一系列管道建设工程的展开,x100的高强度、高韧性带来的成 本优势将促使其大规模生产应用。目前,世界石油管道的建设正朝着长距离、大口径、高输 送压力发展,

针对x100管线钢中出现的的异常偏析带,利用金相显微镜、扫描电镜及其eds系统等进行了组织观察、线扫描成分分析以及拉伸、冲击断口的观察和夹杂物分析.分析结果表明,该偏析带组织为多边形铁素体,且出现晶粒大小不一的混晶现象,与周围板条状贝氏体基体之间差别较大;偏析带的碳含量偏低,锰、硅及氧含量偏高,在拉伸及冲击断口的厚度中心及一侧的1/4处均有分层现象,在冲击断口1/4处观察到夹杂物带,部分夹杂物呈片状,严重恶化了试验钢的冲击韧性.