專利名稱：X80管線鋼在線焊接用低氫堿性焊條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種X80管線鋼在線焊接用低氫堿性焊條。
背景技術(shù)：
石油、天然氣輸送管道通常位于環(huán)境比較惡劣的地區(qū)，如極寒冷地區(qū)、地震帶或海洋地區(qū)，對輸送管道的高強(qiáng)度和低溫韌性要求日益增高，這就促使了 X80管線鋼的開發(fā)成功。近年來，我國陸續(xù)對甘肅、青海、陜西、四川等西部廣大地區(qū)和渤海灣、南海西部、黃海和東海大陸架的石油天然氣資源進(jìn)行大規(guī)模的開發(fā)，需要大量的高強(qiáng)高韌油氣輸送管線鋼。隨著管線鋼的發(fā)展，其強(qiáng)度、韌性得到了逐步的提高，應(yīng)用范圍也越來越廣泛，特別是X80管線鋼的研究和應(yīng)用較為突出。X80管線鋼被工業(yè)發(fā)達(dá)國家譽(yù)為21世紀(jì)天然氣輸送管道用鋼。長輸油、氣管線在石油、氣輸送過程中，由于輸送介質(zhì)或周圍土壤對管線的腐蝕以
及局部機(jī)械損傷等原因，需要對損傷部位進(jìn)行現(xiàn)場加固或焊接修復(fù)。所以研制X80管線鋼
在線焊接用焊條，為輸油、氣管線的在線焊接技術(shù)奠定基礎(chǔ)，不但可以為國家節(jié)約大量資
金，而且推動了輸油、氣管線的在線焊接技術(shù)的發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和顯著的經(jīng)濟(jì)效.、
Mo

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種X80管線鋼在線焊接用低氫堿性焊條，解決了現(xiàn)有技術(shù)中沒有X80管線鋼在線焊接專用焊條的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種X80管線鋼在線焊接用低氫堿性焊條，包括焊芯和藥皮，其中藥皮按重量百分比由以下材料組成15°/Γ20%螢石，2°/Γ4%鈦白粉，6°/Γ Ο%金紅石，7% 10%鈦鐵，4% 7%低碳錳鐵，2% 5%硅鐵，6% 10%鐵粉，2. 5% 3%合成云母，I. 8% 2. 2%混合稀土，29Γ2. 4%微晶纖維，余量為大理石，以上各組分的重量百分比之和為100% ；其中焊芯按重量百分比由以下組分組成0. 029Γ0. 08%的C，O. 2% 0. 4%的Si，I. 3% 1· 8% 的 Mn, I. 2% 1· 6% 的 Ni, O. 2% 0· 45% 的 Mo, O. 01% 0· 035% 的 Ti, O. 0015% 0· 005%的B, O. 1% 0· 3%的Cu, O. 1% 0· 3%的Ce，控制雜質(zhì)S〈0. 01%, Ρ〈0· 02%，余量為Fe，以上各組分的重量百分比之和為100%。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，其中混合稀土由以下組分組成20%的氧化釔，20%的氧化鈰，60%的氧化鑭。本發(fā)明的目的還在于提供一種焊條的制備方法，按照以下步驟實(shí)施步驟I，制作焊芯I)將專業(yè)純鐵和工業(yè)純鐵放置在坩堝中央，把石墨、錳鐵、硅鐵、鑰鐵和斑銅礦鋪放在坩堝內(nèi)壁四周處，然后將Ni粉鋪放在坩堝中部，再在Ni粉上鋪滿石墨、錳鐵、硅鐵、鑰鐵、斑銅礦，將坩堝和坩堝中的物質(zhì)一起放入感應(yīng)爐中進(jìn)行冶煉，坩堝中的物質(zhì)全部溶化形成合金鋼液，合金鋼液溫度達(dá)到1540°C，且鋼液平靜時(shí)，停止加熱，并冷卻排氣15min，之后加熱進(jìn)行精煉20min后停止加熱，合金鋼液溫度降到1550°C加入Ti粉，當(dāng)合金鋼液溫度下降至1540°C前5min時(shí)充入氬氣，使?fàn)t內(nèi)氣壓達(dá)到25(T350mmHg，再向合金鋼液中加入Ce、B并攪拌2min，當(dāng)合金鋼液溫度為1540°C時(shí)出鋼，冷卻至室溫得到鋼錠，使得鋼錠的重量百分比為0. 02% O. 08% 的 C，O. 2% O. 4% 的 Si, I. 3% I. 8% 的 Mn, I. 2% I. 6% 的 Ni, O. 2% O. 45%的 Mo, O. 01% 0· 035% 的 Ti, O. 0015% 0· 005% 的 B, O. 1% 0· 3% 的 Cu, O. 1% 0· 3% 的 Ce，控制雜質(zhì)S〈0. 01%, P〈0. 02%，余量為Fe，以上各組分的重量百分比之和為100% ；2)將鋼錠進(jìn)行扒皮，采用750kg的蒸汽錘將扒皮之后的鋼錠鍛造成方坯，等鍛坯冷卻至室溫后，去除方坯表面黑皮以及裂紋等表面缺陷，并切去冒頭，然后采用軋機(jī)將方坯車L制成t)6.5!nm盤條，拉拔后即得焊芯；步驟2，制作藥皮按照重量百分比稱取15% 20%螢石，2% 4%鈦白粉，6% 10%金紅石，7% 10%鈦鐵， 4% 7%低碳錳鐵，2% 5%硅鐵，6% 10%鐵粉，2. 5% 3%合成云母，I. 8% 2. 2%混合稀土，2% 2. 4%微晶纖維，余量為大理石，以上各組分的重量百分比之和為100%，將上述稱取的材料和粘結(jié)劑一起放入混料機(jī)中混合15分鐘，然后將混合后的藥粉放入壓團(tuán)機(jī)中壓成圓柱形藥團(tuán)；步驟3，制作焊條在焊條壓涂機(jī)中加入步驟2制得的圓柱形藥團(tuán)，并將藥團(tuán)壓涂在步驟I制得的焊芯上，然后放入箱式爐中進(jìn)行逐級升溫烘干，就制成X80管線鋼在線焊接用低氫堿性焊條。步驟I中焊絲的拉拔步驟為將06.5mm盤條進(jìn)行機(jī)械剝殼，然后在耐酸混凝土酸洗池中酸洗15min去銹，之后采用鏈條式烘干爐，以150°C的烘干溫度進(jìn)行烘干，烘干速度為2m/s，再采用回轉(zhuǎn)式拉絲機(jī)進(jìn)行干法拉絲后卷取，進(jìn)行熱處理后再通過回轉(zhuǎn)式拉絲機(jī)干法拉絲，卷取后在質(zhì)量濃度為70%的硫酸銅溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍銅，鍍銅時(shí)間為2s，然后進(jìn)行拋光后卷取，纏繞成直徑為3. 2mm的焊絲。酸洗去銹中使用的酸為體積濃度為15%的鹽酸。其中熱處理步驟為將卷取的焊絲加熱至670°C飛80°C后自然冷卻至常溫。拋光時(shí)使用IRIS-898鍍銅焊絲拋光油進(jìn)行拋光。步驟2中粘結(jié)劑為鈉水玻璃，粘結(jié)劑加入量為每IOOg物料粉加入28g 33g。步驟3中所述逐級升溫烘干步驟具體為先以60°C進(jìn)行低溫烘干8h，然后分別以1200C、1802503500C四個(gè)溫度段進(jìn)行高溫烘干，每個(gè)溫度段的烘干時(shí)間均為lh。本發(fā)明的有益效果是，采用本發(fā)明藥皮制作的焊條，穩(wěn)弧性能良好，熔池流動性好，飛濺顆粒細(xì)小，焊后脫渣較為容易，熔渣覆蓋均勻，焊縫成型細(xì)致美觀。研制的焊條熔敷金屬擴(kuò)散氫含量得到了有效的控制。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I的熔敷金屬金相圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例5的熔敷金屬金相圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明提供一種X80管線鋼在線焊接用低氫堿性焊條，包括焊芯和藥皮。焊條的藥皮按重量百分比有以下材料組成15°/Γ20%螢石，2°/Γ4%鈦白粉，6°/Γ Ο%金紅石，7% 10%鈦鐵，4% 7%低碳錳鐵，2% 5%硅鐵，6% 10%鐵粉，2. 5% 3%合成云母，I. 89Γ2. 2%混合稀土，29Γ2. 4%微晶纖維，余量為大理石，以上各組分的重量百分比之和為100%，其中混合稀土由以下組分組成20%的氧化釔，20%的氧化鈰，60%的氧化鑭。
藥皮中各個(gè)組份的作用大理石和螢石在低氫型堿性渣系里，大理石、螢石的總量一般控制在55°/Γ75%，熔渣中含有大量的CaO和CaF2，熔渣堿性度高。大理石既可造氣，又可造渣。且分解析出氣體時(shí)，能提高對熔滴的噴力，減少飛濺，分解出的CaO既能穩(wěn)定電弧，又有良好的脫硫能力。螢石去除氫氣孔的作用非常顯著，隨著藥皮中螢石加入量的增加，焊縫含氫量就減少。在大理石與螢石總量一定的情況下，大理石與螢石之比很重要大理石與螢石之比大于I小于3時(shí)，電弧穩(wěn)定,噴力大,飛濺少。大理石與螢石之比接近3或大于3時(shí),焊縫有絲狀粘渣出現(xiàn)，V形坡口焊接時(shí)脫渣不良，焊縫表面有氣孔。大理石與螢石之比小于I時(shí)，電弧穩(wěn)定性差；大理石與螢石之比接近0.5或小于0.5時(shí)，脫渣性較好，但焊渣太稀。因此，提高大理石而降低螢石含量(大理石與螢石之比大于I小于3時(shí))，電弧穩(wěn)定性增加，熔渣的堿度和氧化性增大，但是隨著其比值的增加熔渣的熔點(diǎn)提高，粘度和表面張力增大，熔渣流動性變差，焊道變窄，堆高增加；反之，會使電弧穩(wěn)定性變差，藥皮熔點(diǎn)降低，焊條套筒變短，電弧吹力不夠，飛濺增大，熔渣過稀，保護(hù)不良，且難于操作。從焊條的焊接工藝性能來看，本發(fā)明藥皮中大理石/螢石=1. 6^2. 6為宜，原因是大理石與螢石之比在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)焊條具有良好的力學(xué)性能，同時(shí)工藝性能亦較好。因此大理石的含量控制在40°/Γ45%，螢石的含量控制在15% 20%。鈦白粉1)穩(wěn)弧，使熔池平靜，飛濺較??；2)形成短渣，使焊波細(xì)致；3)能與氧化鐵結(jié)合成鈦酸鹽進(jìn)入熔渣起脫氧作用；4)增強(qiáng)藥皮的塑性、粘性使焊條易于壓涂?？刂柒伆追酆吭?°/Γ4%之間。金紅石金紅石的主要成分是TiO2,它是很好的造渣劑，也是極好的粘塑劑，能使熔渣變成短渣，有利于改善焊條的焊接工藝性能，這在交直兩用的低氫焊條中更為普遍，但含量不宜大于12%，否則對脫渣性、抗裂性、立焊操作性以及機(jī)械性能都不利。因此控制金紅石含量在6% 10%之間。鐵合金常用鐵合金是錳鐵、硅鐵和鈦鐵，前二者主要是合金劑，兼有脫氧作用，后者則純粹為脫氧劑，用以保護(hù)錳和硅少受氧化而過渡入熔池，三者的總量為129Γ24% I)焊縫必須滲入Mn和Si，以保證足夠的機(jī)械性能；2)大理石分解是吸熱反應(yīng)，熔池溫度顯著降低，鐵合金數(shù)量較多時(shí)，它脫氧放出的熱量才能足夠補(bǔ)充。低碳錳鐵的用量一般小于8%，過量的錳鐵會增加MnO的量，使熔渣堿度增大，導(dǎo)致熔渣流動性變差，焊縫成形不良，脫渣困難?？刂频吞煎i鐵含量在49Γ7%之間。娃鐵通常米用低度娃鐵，含Si量約45%, —般娃鐵用量小于5%。過量的娃鐵會加劇熔池中的冶金反應(yīng)，使爆炸性飛濺增大，熔渣流動性增加，成形變差，且還會導(dǎo)致焊縫金屬的硅含量增加。低度硅鐵壓涂性能好，烘干焊條過程中藥皮一般不會起泡。因此控制硅鐵含量在2°/Γ5%之間。鈦鐵是主要的脫氧劑，脫氧后的產(chǎn)物TiO2有一定的稀渣作用，鈦鐵對改善焊條的工藝性能有利，一般采用含Ti量為8% 30%的鈦鐵，鈦鐵中的雜質(zhì)Si、Al含量越少越好，否則焊接的飛濺很大。鈦鐵的用量通常79TlO%已足夠，如果硅鐵較多，則鈦鐵用量還可以適當(dāng)減少。鐵粉在藥皮中加入109Γ70%鐵粉可改進(jìn)焊條的焊接工藝并顯著提高熔敷效率，所以控制鐵粉含量在6°/Γ Ο%之間。合成云母云母的主要作用是改善涂料的壓涂性能和造渣，并有助于提高穩(wěn)弧性，但是有由于含結(jié)晶水，會使焊縫金屬增氫。合成云母有以下特性1)耐腐蝕性合成云母與普通酸堿溶液不起反應(yīng)，與水亦不發(fā)生反應(yīng)，因而不起層、不掛垢、不破裂，在高溫高壓水的長期(2 3年)沖刷下，仍能基本保持原來的清晰和透明度；2)熱性能由于合成云母不含(0Η)_，所以它的耐高溫?zé)岱€(wěn)定性比天然云母高許多，合成云母1200°C以上才緩慢分解， 1100°C以上失重顯著；3)真空放氣性能合成云母的真空放氣量低，用質(zhì)譜儀測定，放出的微量氣體只是02、隊(duì)和么1·等吸附氣體。由于不放出H2O蒸汽，很適合用作電真空絕緣材料，將大大提高真空器件的使用壽命；4)合成云母的含水量較小，有利于減少氫氣孔，從而有利于保證焊縫的強(qiáng)度。正是合成云母的性能比天然云母優(yōu)越，因此選擇合成云母較為合適，含量控制在2. 5% 3%之間。稀土 1)在焊條藥皮中加入適量稀土添加劑，可顯著提高焊縫金屬的低溫沖擊韌性；2)稀土在焊接冶金過程中與硫、氧反應(yīng)，可產(chǎn)生稀土硫化物、稀土氧化物和稀土硫氧化物，大部分上浮到熔渣中，有效地凈化了焊縫，使硫含量下降46%左右；3)稀土能夠顯著改善焊縫金屬組織，細(xì)化晶粒，增加針狀鐵素體數(shù)量，減少M(fèi)-A組元數(shù)量；4)稀土可明顯改善焊縫金屬中夾雜物的形態(tài)大小及分布，使夾雜物數(shù)量減少，尺寸減小。含量控制在I. 8% 2. 2%之間。微晶纖維它是良好的助燃材料，具有優(yōu)良的助燃特性并加強(qiáng)電弧吹力和焊條的再引弧性能。含量控制在29Γ2. 4%之間。其中焊芯按重量百分比由以下組分組成0. 029Γ0. 08%的C，O. 2% 0. 4%的Si，I. 3% 1· 8% 的 Mn, I. 2% 1· 6% 的 Ni, O. 2% 0· 45% 的 Mo, O. 01% 0· 035% 的 Ti, O. 0015% 0· 005%的B, O. 1% 0· 3%的Cu, O. 1% 0· 3%的Ce, S〈0. 01%, Ρ〈0· 02%,余量為Fe,以上各組分的重量百分比之和為100%。焊芯中各個(gè)組份的作用C :一般增加C含量將損害其韌性，為了獲得良好韌性的焊縫，C含量應(yīng)盡可能低。然后考慮到煉鋼因降C而增加冶煉成本，故C控制在O. 029Γ0. 08%范圍內(nèi)。Mn :焊縫中Mn含量在O. 6% 1. 8%范圍內(nèi)，隨著Mn含量的增加，可使焊縫金屬中AF含量顯著增加，先共析鐵素體含量明顯減少，側(cè)板條鐵素體的數(shù)量稍有下降，同時(shí)使AF細(xì)化。根據(jù)焊縫要求的強(qiáng)度水平以及降C帶來的強(qiáng)度損失，Mn量控制在I. 39Γ1. 8%之間。Ni :對于較高M(jìn)n (I. 6%)含量，Ni含量為2. 5%時(shí)有馬氏體形成，由此可見Ni的含量為2. 5%時(shí)，對焊縫組織的形成具有一個(gè)門檻值。同時(shí)Ni能細(xì)化組織促使針狀鐵素體的形成，Ni的固溶還能提高低溫韌性。根據(jù)焊縫的低溫韌性要求以及考慮到Ni元素價(jià)格昂貴，Ni量控制在I. 2% I. 6%之間。
Si :焊縫中Si含量在O. 29Π). 4%范圍內(nèi)時(shí)，隨著Si含量的增加會促使AF的形成，特別是當(dāng)焊縫中Mn含量小于1%時(shí)，隨著Mn含量的增加，Si的影響明顯減弱。從焊縫性能角度考慮，熔敷金屬控制Si〈0. 4%。Mo :保持強(qiáng)度水平，抑制Y — α轉(zhuǎn)變，稍微降低Y — α轉(zhuǎn)變溫度。Mo能延遲和阻止珠光體的形核和長大。Si增加了 C的活性，促使形成晶界滲碳體膜，但滲碳體膜存在時(shí)損害韌性。因此增加Mo來球化處理。但是Mo對韌性亦有害。在消除應(yīng)力處理過程中析出Mo的C化物。所以Mo的加入要限制在某一范圍內(nèi)。Mo含量一般不超過0.4%，本發(fā)明取O. 2% 0· 45%οTi、B :焊縫中Ti、B元素含量過低,難以形成針狀鐵素體形核的足夠夾雜物(Ti(CN),BN等)質(zhì)點(diǎn)，對焊縫金屬的韌性提高不利，過高則夾雜物質(zhì)點(diǎn)增多而增加脆性，且B含量過高，將弱化晶界，降低焊縫的低溫沖擊韌性。故本發(fā)明中取Ti含量為O. 019Γ0. 035%,B含量為 O. 0015%"0. 005%。
Ce :輕稀土 Ce在焊接過程中會富集在硅酸鹽夾雜物中，使夾雜物球化，并以彌散狀態(tài)分布，從而有利于針狀鐵素體的形核，加入O. 1°/Γθ. 3%的輕稀土 Ce,對針狀鐵素體的成形比較有利，但輕稀土 Ce加入量為2%時(shí)，沖擊功有最大值，再增加稀土量，沖擊韌性又明顯下降。因此Ce含量控制在O. P/ΓΟ. 3%。Cu :低合金鋼中Cu含量從O. 025%開始即可提高耐蝕性，至O. 25%為止，加入更多的Cu并不能繼續(xù)提高鋼的耐蝕性，故Cu控制在O. P/ΓΟ. 3%。S、P :當(dāng)S在O. 0079Π). 046%范圍內(nèi)變化時(shí)，隨著S含量的增加，焊縫金屬中的AF數(shù)量減少，SF數(shù)量增加，而PF數(shù)量變化不大，組織的變化與夾雜物表面上生成的MnS層有關(guān)，焊縫金屬的硬度和強(qiáng)度降低，沖擊韌性嚴(yán)重惡化。P在O. 0079Π). 04%范圍內(nèi)變化時(shí)，對焊縫組織無明顯影響。當(dāng)焊縫金屬中S和P的含量低于O. 005%時(shí)，再降低S和P的含量，收效不大。S和P屬于限制性雜質(zhì)元素，但無限度地降低S和P的含量，必然會引起生產(chǎn)成本的提高，故控制S、P的含量為S〈0. 01%, Ρ〈0· 02%。本發(fā)明還提供一種焊條的制備方法，按照以下步驟實(shí)施步驟I，制作焊芯3)將專業(yè)純鐵和工業(yè)純鐵放置在坩堝中央，把石墨、錳鐵、硅鐵、鑰鐵和斑銅礦鋪放在坩堝內(nèi)壁四周處，然后將Ni粉鋪放在坩堝中部，再在Ni粉上鋪滿石墨、錳鐵、硅鐵、鑰鐵、斑銅礦，將坩堝和坩堝中的物質(zhì)一起放入感應(yīng)爐中進(jìn)行冶煉，坩堝中的物質(zhì)全部溶化形成合金鋼液，合金鋼液溫度達(dá)到1540°C，且鋼液平靜時(shí)，停止加熱，并冷卻排氣15min，之后加熱進(jìn)行精煉20min后停止加熱，合金鋼液溫度降到1550°C加入Ti粉，當(dāng)合金鋼液溫度下降至1540°C前5min時(shí)充入氬氣，使?fàn)t內(nèi)氣壓達(dá)到25(T350mmHg，再向合金鋼液中加入Ce、B并攪拌2min，當(dāng)合金鋼液溫度為1540°C時(shí)出鋼，冷卻至室溫得到鋼錠，使得鋼錠的重量百分比為0. 02% O. 08% 的 C，O. 2% O. 4% 的 Si, I. 3% I. 8% 的 Mn, I. 2% I. 6% 的 Ni, O. 2% O. 45%的 Mo, O. 01% 0· 035% 的 Ti, O. 0015% 0· 005% 的 B, O. 1% 0· 3% 的 Cu, O. 1% 0· 3% 的 Ce，控制雜質(zhì)S〈0. 01%, P〈0. 02%，余量為Fe，以上各組分的重量百分比之和為100% ；4)將鋼錠進(jìn)行扒皮，采用750kg的蒸汽錘將扒皮之后的鋼錠鍛造成方坯，等鍛坯冷卻至室溫后，去除方坯表面黑皮以及裂紋等表面缺陷，并切去冒頭，然后采用軋機(jī)將方坯軋制成06.5mm盤條,將06.5mm盤條進(jìn)行機(jī)械剝殼,然后在耐酸混凝土酸洗池中使用體積濃度為15%的鹽酸進(jìn)行酸洗15min去銹，之后采用鏈條式烘干爐，以150°C的烘干溫度進(jìn)行烘干，烘干速度為2m/s，再采用回轉(zhuǎn)式拉絲機(jī)進(jìn)行干法拉絲后卷取，進(jìn)行熱處理后再通過回轉(zhuǎn)式拉絲機(jī)干法拉絲，卷取后在質(zhì)量濃度為70%的硫酸銅溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍銅，鍍銅時(shí)間為2s，然后使用IRIS-898鍍銅焊絲拋光油進(jìn)行拋光后卷取，纏繞成直徑為3. 2mm的焊絲，即焊芯；其中熱處理步驟為將卷取的焊絲加熱至670°C飛80°C后自然冷卻至常溫。步驟2，制作藥皮按照重量百分比稱取15% 20%螢石，2% 4%鈦白粉，6% 10%金紅石，7% 10%鈦鐵，4% 7%低碳錳鐵，2% 5%硅鐵，6% 10%鐵粉，2. 5% 3%合成云母，I. 8% 2. 2%混合稀土，2% 2. 4%微晶纖維，余量為大理石，以上各組分的重量百分比之和為100%， 將上述稱取的材料和粘結(jié)劑一起放入混料機(jī)中混合15分鐘，然后將混合后的藥粉放入壓團(tuán)機(jī)中壓成圓柱形藥團(tuán)；其中粘結(jié)劑為鈉水玻璃，粘結(jié)劑加入量為每IOOg物料粉加入28g 33g。步驟3，制作焊條在焊條壓涂機(jī)中加入步驟2制得的圓柱形藥團(tuán)，并將藥團(tuán)壓涂在步驟I制得的焊芯上，然后放入箱式爐中進(jìn)行逐級升溫烘干，就制成X80管線鋼在線焊接用低氫堿性焊條，其中逐級升溫烘干步驟具體為先以60°C進(jìn)行低溫烘干8h，然后分別以120°C、180°C、250350°C四個(gè)溫度段進(jìn)行高溫烘干，每個(gè)溫度段的烘干時(shí)間均為lh。實(shí)施例I制作焊芯將專業(yè)純鐵和工業(yè)純鐵放置在坩堝中央，把石墨、錳鐵、硅鐵、鑰鐵和斑銅礦鋪放在坩堝內(nèi)壁四周處，然后將Ni粉鋪放在坩堝中部，再在Ni粉上鋪滿石墨、錳鐵、硅鐵、鑰鐵、斑銅礦，將坩堝和坩堝中的物質(zhì)一起放入感應(yīng)爐中進(jìn)行冶煉，坩堝中的物質(zhì)全部溶化形成合金鋼液，合金鋼液溫度達(dá)到1540°C，且鋼液平靜時(shí)，停止加熱，并冷卻排氣15min，之后加熱進(jìn)行精煉20min后停止加熱，合金鋼液溫度降到1550°C加入Ti粉，當(dāng)合金鋼液溫度下降至1540°C前5min時(shí)充入氬氣，使?fàn)t內(nèi)氣壓達(dá)到300mmHg，再向合金鋼液中加入Ce、B并攪拌2min，當(dāng)合金鋼液溫度為1540°C時(shí)出鋼，冷卻至室溫得到鋼錠，使得鋼錠的重量百分比為O. 043% 的 C，O. 3% 的 Si, I. 4% 的 Mn, I. 3% 的 Ni, O. 3% 的 Mo, O. 02% 的 Ti, O. 0015% 的 B, O. 1%的Cu，O. 1%的Ce，控制雜質(zhì)S〈0. 01%，P〈0. 02%，余量為Fe，以上各組分的重量百分比之和為100% ；然后將鋼錠進(jìn)行扒皮，采用750kg的蒸汽錘將扒皮之后的鋼錠鍛造成方坯，等鍛坯冷卻至室溫后，去除方坯表面黑皮以及裂紋等表面缺陷，并切去冒頭，然后采用軋機(jī)將方坯軋制成06.5mm盤條，將06.5mm盤條進(jìn)行機(jī)械剝殼，然后在耐酸混凝土酸洗池中使用體積濃度為15%的鹽酸進(jìn)行酸洗15min去銹，之后采用鏈條式烘干爐，以150°C的烘干溫度進(jìn)行烘干，烘干速度為2m/s，再采用回轉(zhuǎn)式拉絲機(jī)進(jìn)行干法拉絲后卷取，進(jìn)行熱處理后再通過回轉(zhuǎn)式拉絲機(jī)干法拉絲，卷取后在質(zhì)量濃度為70%的硫酸銅溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍銅，鍍銅時(shí)間為2s，然后使用IRIS-898鍍銅焊絲拋光油進(jìn)行拋光后卷取，纏繞成直徑為3. 2mm的焊絲，即焊芯；其中熱處理步驟為將卷取的焊絲加熱至670°C后自然冷卻至常溫。
制作藥皮按照重量百分比稱取20%螢石，2%鈦白粉，7%金紅石，8%鈦鐵，5%低碳錳鐵，4%硅鐵，7%鐵粉，3%合成云母，2%混合稀土，2%微晶纖維，余量為大理石，以上各組分的重量百分比之和為100%，將稱取的材料和粘結(jié)劑一起放入混料機(jī)中混合15分鐘，然后將混合后的藥粉放入壓團(tuán)機(jī)中壓成圓柱形藥團(tuán)；其中粘結(jié)劑為鈉水玻璃，粘結(jié)劑加入量為每IOOg物料粉加入30g。制作焊條在焊條壓涂機(jī)中加入制得的圓柱形藥團(tuán)，并將藥團(tuán)壓涂在焊芯上，然后放入箱式爐中進(jìn)行逐級升溫烘干，就制成X80管線鋼在線焊接用低氫堿性焊條，其中逐級升溫烘干步驟具體為先以60°C進(jìn)行低溫烘干8h，然后分別以120°C、180°C、25(TC、35(rC四個(gè)溫度段進(jìn)行高溫烘干，每個(gè)溫度段的烘干時(shí)間均為lh。用本實(shí)施例制作的焊條焊接X80管線鋼，焊接工藝參數(shù)是焊接試樣時(shí)焊條需要預(yù)熱，其預(yù)熱溫度為350°C X2h ;焊接過程中的層間溫度為260°C ;焊接電流為140A，焊接電壓為30V ;焊前須對焊件進(jìn)行預(yù)熱200°C Xlh。焊條熔敷金屬的力學(xué)性能和工藝性能見表1，擴(kuò)散氫含量見表2。表I焊條熔敷金屬的力學(xué)性能和工藝性能
權(quán)利要求
1.一種X80管線鋼在線焊接用低氫堿性焊條，包括焊芯和藥皮，其特征在于，所述藥皮按重量百分比由以下材料組成15% 20%螢石，2% 4%鈦白粉，6% 10%金紅石，7% 10%鈦鐵，4% 7%低碳錳鐵，2% 5%硅鐵，6% 10%鐵粉，2. 5% 3%合成云母，I. 8% 2. 2%混合稀土，2% 2. 4%微晶纖維，余量為大理石，以上各組分的重量百分比之和為100% ； 所述焊芯按重量百分比由以下組分組成0. 029Γ0. 08%的C，O. 29ΓΟ. 4%的Si，I.3% 1· 8% 的 Mn, I. 2% 1· 6% 的 Ni, O. 2% 0· 45% 的 Mo, O. 01% 0· 035% 的 Ti, O. 0015% 0· 005%的B, O. 1% 0· 3%的Cu, O. 1% 0· 3%的Ce，控制雜質(zhì)S〈0. 01%, Ρ〈0· 02%，余量為Fe，以上各組分的重量百分比之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊條，其特征還在于，所述混合稀土由以下組分組成20%的氧化釔，20%的氧化鈰，60%的氧化鑭。
3.—種權(quán)利要求I所述焊條的制備方法，其特征在于，按照以下步驟實(shí)施 步驟I，制作焊芯 1)將專業(yè)純鐵和工業(yè)純鐵放置在坩堝中央，把石墨、錳鐵、硅鐵、鑰鐵和斑銅礦鋪放在坩堝內(nèi)壁四周處，然后將Ni粉鋪放在坩堝中部，再在Ni粉上鋪滿石墨、錳鐵、硅鐵、鑰鐵、斑銅礦，將坩堝和坩堝中的物質(zhì)一起放入感應(yīng)爐中進(jìn)行冶煉，坩堝中的物質(zhì)全部溶化形成合金鋼液，合金鋼液溫度達(dá)到1540°C，且鋼液平靜時(shí)，停止加熱，并冷卻排氣15min，之后加熱進(jìn)行精煉20min后停止加熱，合金鋼液溫度降到1550°C加入Ti粉，當(dāng)合金鋼液溫度下降至1540°C前5min時(shí)充入氬氣，使?fàn)t內(nèi)氣壓達(dá)到25(T350mmHg，再向合金鋼液中加入Ce、B并攪拌2min，當(dāng)合金鋼液溫度為1540°C時(shí)出鋼，冷卻至室溫得到鋼錠，使得鋼錠的重量百分比為0. 02% O. 08% 的 C，O. 2% O. 4% 的 Si, I. 3% I. 8% 的 Mn, I. 2% I. 6% 的 Ni,O. 2% O. 45% 的Mo,O. 01% 0· 035% 的 Ti,O. 0015% 0· 005% 的 B,O. 1% 0· 3% 的 Cu,O. 1% 0· 3% 的 Ce，控制雜質(zhì)S〈0. 01%, P〈0. 02%，余量為Fe，以上各組分的重量百分比之和為100% ； 2)將鋼錠進(jìn)行扒皮，采用750kg的蒸汽錘將扒皮之后的鋼錠鍛造成方坯，等鍛坯冷卻至室溫后，去除方坯表面黑皮以及裂紋等表面缺陷，并切去冒頭，然后采用軋機(jī)將方坯軋制成06.5mm盤條，拉拔后即得焊芯； 步驟2，制作藥皮 按照重量百分比稱取15% 20%螢石，2% 4%鈦白粉，6% 10%金紅石，7% 10%鈦鐵，4% 7%低碳錳鐵，2% 5%硅鐵，6% 10%鐵粉，2. 5% 3%合成云母，I. 8% 2. 2%混合稀土，2% 2. 4%微晶纖維，余量為大理石，以上各組分的重量百分比之和為100%， 將上述稱取的材料和粘結(jié)劑一起放入混料機(jī)中混合15分鐘，然后將混合后的藥粉放入壓團(tuán)機(jī)中壓成圓柱形藥團(tuán)； 步驟3，制作焊條 在焊條壓涂機(jī)中加入步驟2制得的圓柱形藥團(tuán)，并將藥團(tuán)壓涂在步驟I制得的焊芯上，然后放入箱式爐中進(jìn)行逐級升溫烘干，就制成X80管線鋼在線焊接用低氫堿性焊條。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟I中焊絲的拉拔步驟為將·06.5mm盤條進(jìn)行機(jī)械剝殼,然后在耐酸混凝土酸洗池中酸洗15min去銹，之后采用鏈條式烘干爐，以150°C的烘干溫度進(jìn)行烘干，烘干速度為2m/s，再采用回轉(zhuǎn)式拉絲機(jī)進(jìn)行干法拉絲后卷取，進(jìn)行熱處理后再通過回轉(zhuǎn)式拉絲機(jī)干法拉絲，卷取后在質(zhì)量濃度為70%的硫酸銅溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍銅，鍍銅時(shí)間為2s，然后進(jìn)行拋光后卷取，纏繞成直徑為3. 2mm的焊絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，酸洗去銹中使用的酸為體積濃度為15%的鹽酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理步驟為將卷取的焊絲加熱至670°C 680°C后自然冷卻至常溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，拋光時(shí)使用IRIS-898鍍銅焊絲拋光油進(jìn)行拋光。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2中粘結(jié)劑為鈉水玻璃，粘結(jié)劑加入量為每IOOg物料粉加入28g 33g。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟3中所述逐級升溫烘干步驟具體為先以60V進(jìn)行低溫烘干8h，然后分別以120°C、180V、250V、350°C四個(gè)溫度段進(jìn)行高溫烘干，每個(gè)溫度段的烘干時(shí)間均為lh。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種X80管線鋼在線焊接用低氫堿性焊條，包括焊芯和藥皮，藥皮按重量百分比由以下材料組成40%~45%大理石，15%~20%螢石，2%~4%鈦白粉，6%~10%金紅石，7%~10%鈦鐵，4%~7%低碳錳鐵，2%~5%硅鐵，6%~10%鐵粉，2.5%~3%合成云母，1.8%~2.2%稀土，2%~2.4%微晶纖維，各組分的重量百分比之和為100%。采用本發(fā)明藥皮制作的焊條，穩(wěn)弧性能良好，熔池流動性好，飛濺顆粒細(xì)小，焊后脫渣良好，熔渣覆蓋均勻，焊縫成型細(xì)致美觀。研制的焊條熔敷金屬擴(kuò)散氫含量得到了有效的控制。
文檔編號B23K35/40GK102873473SQ20121037111
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者張敏 申請人:西安理工大學(xué)