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1、·12·焊管·第28卷第1期·2005年1月高性能管线钢焊接材料研制1,211111黄治军,缪凯,王玉涛,曹修悌,刘吉斌,郑琳(1.武汉钢铁(集团)公司技术中心,武汉430080;2.华中科技大学,武汉430000)摘要:西气东输工程需要应用大量高性能X70管线钢及其配套焊接材料。管线钢焊缝应具有高强度高韧性,焊缝中主要杂质元素S,As的含量须保持在较低的水平。介绍了武钢在高性能管线钢埋弧焊、气保焊及手工焊焊接材料开发方面所作的工作。武钢在提高焊接材料性能、焊接材料冶炼方面取得了较大的成绩,已具备较强的焊接材料研发、冶炼生产和盘条轧制的能力。关键词:管线
2、钢;焊接材料;高性能中国分类号:TG423文献标识码:A文章编号:1001-3938(2005)01-0012-040前言种控轧控冷微合金化低合金钢,具有较低的Ceq和Pcm值,采用V、Nb、Ti微合金化,利用这些元高性能管线钢必须要有高性能的埋弧焊、气素的C、N化合物进行弥散强化和细晶强化,从而[1]保焊及手工焊焊接材料相匹配。管线钢为控保证了钢材具有足够的强度和良好的焊接性。轧控冷钢,为了保证焊缝金属的高韧性,焊缝金属X65及X70钢实物化学成分、力学性能分别必须具有合适的化学成分。现代管线钢焊缝一般如表1和表2所示。采用C-Mn-Si合金系,以Ti
3、、B微合金化,促使表1管线钢化学成分%焊缝产生细针状铁素体。根据不同强度要求,适钢种板厚/mmw(C)w(Si)w(Mn)w(P)w(S)[2-3]当加入Ni、Mo、Cr等合金元素。X6510.00.100.231.330.0100.005武钢具有现代化的冶炼、高线轧制设备和技10.30.060.171.430.0110.002X7011.00.060.251.460.0120.003术,在开发高性能管线钢的同时,开展了高性能,低S、P管线钢焊接材料的研制。高韧性管线钢注:钢中含微量V、Nb、Ti,X70钢中含一定Mo、Cu及Ni。焊丝经过多年试制,取得
4、了宝贵的经验,开发的表2管线钢力学性能[4-5]WQ-1、WGX1埋弧焊丝,其韧性达到了较高板厚/取样ReL/Rm/A/夏比冲击试验钢种水平。其中WER60用于X65及X70级管线钢的mm方向MPaMPa%温度/℃AkV/J焊接,焊接接头具有较好的综合性能。H08GX为X651045°50059027-30246X701145°57065029-20227手工焊条钢芯,S的质量分数小于或等于0.005%,As等杂质元素也控制在较低水平。采用WQ-1注:拉伸试样平行部宽度B0=25mm。及WGX1焊丝及气保焊丝WER60对板厚为11mm的X70级管线钢进行
5、了焊接性能试验。试验近年来,提高焊缝中细针状铁素体含量已成结果表明,焊缝具有较好的高韧性,焊接接头强度为一种提高焊缝金属强度和韧性的方法,而焊缝及冲击韧性等性能均满足管线钢焊接技术条件。中细针状铁素体的获得主要由两个因素决定,其一是焊接工艺条件,其二是焊缝中合金元素的含1管线钢基材性能及焊接材料设计原则量。对于厚度在11mm以下的管线钢,采用埋弧焊时一般可以不开坡口或只开较小坡口焊接。由武钢公司开发的高强度高韧性管线用钢是一于西气东输管线壁厚增加到14.6mm,这样不论第28卷第1期黄治军等:高性能管线钢焊接材料研制·13·是采取什么焊接方法,焊接时均需
6、要开坡口,这样=5t、180°(D为弯曲直径、t为板厚)及高于API焊缝金属中焊接材料所占比重增加,焊接材料对标准的D=2t、120°等条件,所有试样试验后均完焊缝性能的影响程度增加。好。焊接接头拉伸及硬度试验结果如表5所示,焊缝化学成分见表6。对垂直轧向试样的焊缝及2管线钢气保焊焊丝性能热影响区进行系列温度冲击试验,冲击功与试验温度关系如图2所示。2.1气保焊焊丝熔敷金属性能试验表5气保焊焊接接头拉伸及硬度试验结果对研制开发的WER60焊丝,进行了气保焊接头焊缝拉伸试验钢拉伸试验焊接熔敷金属性能试验。保护气体为80%Ar+HV10种Rm/ReL/Rm/
7、A/Z/20%CO2。焊丝熔敷金属化学成分及力学性能如MPaMPaMPa%%表3和表4所示。X65555,5755306002576178～224X70700,6705756752477192～216表3WER60焊丝熔敷金属化学成分%w(C)w(Si)w(Mn)w(P)w(S)w(Ni)w(Ti),w(B)表6气保焊焊缝的主要化学成分%0.080.161.100.0080.0040.64微量钢种w(C)w(Si)w(Mn)w(P)X650.0640.221.330.008X700.0540.231.380.009表4WER60焊丝熔敷金属力学性能钢种w
8、(S)w(Ni)w(Ti)、w(B)X650.00190.42微量焊丝直径/mm
