一种100kg级T/P960E钢管专用高强实心焊丝

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，尤其是涉及一种100kg级T/P960E钢管专用高强实心焊丝。

背景技术

随着西气东输、陕京二线、忠武线、涩宁兰等长输管线的建成投产，用气区域迅速向经济发达的沿海市场转移，消费结构也随之发生变化，城市燃气和发电用气明显增加，工业燃料和化工原料用气逐步减少，天然气的消费逐渐增长。随着天然气基础设施进一步完善，天然气消费市场迅速扩展。

目前已探明的石油天然气资源多集中在地表深层或极地海洋等环境恶劣的地区，随着油气资源需求的不断增多，开采深度日趋增加，这对深井、超深井管道的开发提出了更加苛刻的要求。目前配套钢已经实现高强度、高性能的研制与轻量化工程的应用，但焊接材料大多选取的是国外成熟产品，面对国外相关领域核心技术的封锁，国内产品相对来说性能较差。为获得兼顾高强高韧且抗挤毁、抗腐蚀性能良好的钢管焊接接头，实现了钢管结构轻量化的同时，满足了我国油气深井操作的管道焊接要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种100kg级T/P960E钢管专用高强实心焊丝，采用该实心焊丝能够满足TP960E钢管的焊接要求，而且焊道成型美观、焊缝力学性能优良、抗腐蚀性能良好，可以保证焊接质量。同样适用于其他1000MPa级高强钢。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种100kg级T/P960E钢管专用高强实心焊丝，包括如下质量百分比的组分，C≤0.1％、Mn 1.0％～2.0％、Si≤1.0％、Ni 2.0％-5.0％、Ti≤0.1％、Cr≤1.0％、Mo 0.5％～1.5％、Nb≤0.1％、Re≤0.1％，Cu≤0.30％，其他杂质含量≤0.1％；余量为Fe，各组分的质量百分比之和为100％。

优选的，包括如下质量百分比的组分，C 0.05％～0.085％、Mn 1.30％～1.80％、Si 0.35％～0.60％、Ni 3.0％-4.5％、Ti 0.02％～0.07％、Cr 0.20％～0.60％、Mo0.55％～0.8％、Nb 0.02％～0.045％、Re 0.03％～0.05％，Cu 0.25％～0.30％，其他杂质含量≤0.1％；余量为Fe，各组分的质量百分比之和为100％。

优选的，焊丝的直径为1.2mm±0.04mm。

本发明提供一种使用如上所述的100kg级T/P960E钢管专用高强实心焊丝进行焊接的方法，电流极性DCEP，焊接电流180-240A，焊接电压22-26V，保护气体Ar/Ar+O

本发明同时提供一种如上所述的实心焊丝在油气深井操作的管道的焊接中的应用。

本发明也提供一种如上所述的实心焊丝在TP960E钢管的焊接中的应用。

本发明的配方分析：

C是一种金属材料中常见元素，在高强钢中主要起保证强度作用。但其含量太高对组织会起到淬硬的效果，对高强钢的力学性能起到反作用。

Mn是主要的强化及脱氧元素，Mn+Si在焊接试能够有效的避免空气中的氧进到焊缝当中，是有效的脱氧元素，可防止焊缝气孔的产生。且添加Mn元素可以有效的提高焊缝的强度。

Ni是为获得更好的低温韧性，在高强钢中Ni的添加可以很好的改善焊缝的低温韧性，降低其韧脆转变温度。为满足该TP960E钢管的工程要求，较少的含量不能起到很好的效果。

Mo是主要的强化元素，可有在焊接组织形成时有效抑制组织向粗大组织方向的生成，更有利于向下贝氏体方向转变。

Ti是脱氧元素，在高强钢中还可起到组织细化的作用，可以提高焊缝组织的韧性。

Cr：Cr元素，具有一定的固溶强化作用，可以提高焊缝的淬透性。当钢中存在一定量的Cr时，焊缝硬度和强度会有所提高增加，但过量时会导致塑韧性降低。

Si作为脱氧元素，起到脱氧的作用。Si也改善焊缝金属的工艺性能，是铁水流动效果更好。

Cu能提高焊缝金属的淬透性、抗腐蚀性能。Cu元素也可提高焊缝金属的导电性，使焊接时电弧稳定。

本发明的关键点之一在于加入Nb元素，Nb元素的加入可以有效的焊缝中组织强化作用，其能够在高强钢中细晶强化及弥散强化的作用，在很大程度上能够有效的提高焊丝焊后的力学性能及工艺性能。

本发明的创新点之一在于加入Re元素，Re元素的加入能起到细化组织的作用，且其可以有效解决成分偏析问题及焊缝结构应力。

相对于现有技术，本发明所述的一种100kg级T/P960E钢管专用高强实心焊丝，具有以下优势：

本发明所述100kg级T/P960E钢管专用高强实心焊丝添加大量的合金元素来提高焊缝金属的强度及韧性，来保证焊缝的力学性能。可以有效的进行TP960E钢管的工程焊接。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例来详细说明本发明。

实施例

(1)焊丝中各种原材料重量百分比如下表：(％)

余量为Fe。

(2)按照上述成分制成焊丝进行检测，根据国标标准规定，配合高强钢管TP960E，进行射线检测、超声检测以及力学性能检测。焊接规范：焊接电源为直流反接，道间温度145-150℃。

①熔敷金属射线检测：Ⅰ级

熔敷金属超声检测：合格

②焊缝力学性能：

焊接条件：

通过上述焊接试验，验证本发明综合性能，得到如下结果：

(1)上诉发明中的成分控制可以保证TP960E的焊接力学性能要求。

(2)本发明焊丝焊接时，焊道成型美观，具有非常优良的工艺性能及低温韧性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。