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一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-08-27
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-12-27
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-09-10
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-08-27
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910795754.3 申请日 2019-08-27
公开/公告号 CN110524138B 公开/公告日 2021-09-10
授权日 2021-09-10 预估到期日 2039-08-27
申请年 2019年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 B23K35/30 主分类号 B23K35/30
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 0
引用专利数量 5 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN1709634A、CN1385279A、CN102267021A、CN102310119A、JP4116817B2 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 西安理工大学 当前专利权人 西安理工大学
发明人 张敏、李洁、毕宗岳、余唅、张万鹏、仝雄伟、许帅 第一发明人 张敏
地址 陕西省西安市碑林区金花南路5号 邮编 710048
申请人数量 1 发明人数量 7
申请人所在省 陕西省 申请人所在市 陕西省西安市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
西安弘理专利事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
王蕊转
摘要
本发明公开的一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝,包括C 0.1%~0.15%、Si 0.2%~0.3%、Mn 1.5%~1.9%、P≦0.005%、N≦0.005%、S≦0.005%、Ni 0.08%~0.13%、Cr 0.02%~0.04%、Cu 0.01%~0.02%、Nb 0.01%~0.03%、V 0.008%~0.01%、Ti 0.08%~0.12%、Mo 0.3%~0.63%、B 0.004%~0.012%,余量Fe。调控Mn、Mo和Ti、B的配合降低焊丝中Ni的含量,优化Nb、Cu、Cr的含量保证焊缝强度和降低成本,确保X80管线钢焊接接头低温下获得更优的低温韧性。
  • 摘要附图
    一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-09-10 授权
2 2019-12-27 实质审查的生效 IPC(主分类): B23K 35/30 专利申请号: 201910795754.3 申请日: 2019.08.27
3 2019-12-03 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝,其特征在于,按照质量百分比包括以下组分:C为0.1%~0.15%、Si为0.2%~0.3%、Mn为1.5%~1.9%、P为≦0.005%、N为≦
0.005%、S为≦0.005%、Ni为0.08%~0.13%、Cr为0.02%~0.04%、Cu为0.01%~0.02%、Nb为
0.01%~0.03%、V为0.008%~0.01%、Ti为0.08%~0.12%、Mo为0.3%~0.63%、B为0.004%~
0.012%,余量为Fe,以上组分的质量百分比总和为100%;
所述Ti和B的质量比为(13 17):1;
~
所述Mn和Mo的质量比为(3.5 4.5):1;
~
通过调控Nb、Cu、Cr匹配形成增加焊缝区域的第二相粒子。

2.如权利要求1所述的一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝,其特征在于,所述S的质量百分比为0.005%时,P质量百分比小于0.005%。

3.如权利要求1所述的一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝,其特征在于,所述埋弧焊丝的抗拉强度为645MPa 694MPa,屈服强度为567MPa 592MPa, ‑45℃下焊缝~ ~
比冲击吸收功≧110J。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于材料加工焊接材料技术领域,具体涉及一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝。

背景技术

[0002] 近年来,中国的西气东输二线及三线天然气管道工程,中亚天然气管道工程、中俄天然气管道工程以及中贵天然气管道工程,主干线均采用X80钢级,在国外X80管线也相继得以应用。在西气东输、中俄、中亚等石油天然气管道建设中,特别是中俄东线工程需要穿越极寒冻土地区,部分站点的管线需要暴露在低温环境中,现有的X80钢的焊接接头出现焊接接头力学性能不达标、在低温环境下服役极易开裂的问题。焊接接头作为整体性能最薄弱的区域使得X80管线钢焊接接头的低温韧性方面面临巨大的挑战。对焊接材料的需求量越来越大,低成本同时具有优异低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝对工程建设具有重要意义。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝,具有良好的低温冲击韧性,同时成本较低,强度较高,满足X80管线钢的工程实际应用。
[0004] 本发明所采用的技术方案是,一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝,按照质量百分比包括以下组分:C为0.1%~0.15%、Si为0.2%~0.3%、Mn为1.5%~1.9%、P为≦0.005%、N为≦0.005%、S为≦0.005%、Ni为0.08%~0.13%、Cr为0.02%~
0.04%、Cu为0.01%~0.02%、Nb为0.01%~0.03%、V为0.008%~0.01%、Ti为0.08%~
0.12%、Mo为0.3%~0.63%、B为0.004%~0.012%,余量为Fe,以上组分的质量百分比总和为100%。
[0005] 本发明的其他特点还在于,
[0006] 优选的,Mn和Mo的质量比为(3.5~4.5):1。
[0007] 优选的,Ti和B的质量比为(13~17):1。
[0008] 优选的,S的质量百分比为0.005%时,P质量百分比小于0.005%。
[0009] 优选的,通过调控Nb、Cu、Cr匹配形成增加焊缝区域的第二相粒子Nb质量百分比为0.01%~0.03%,Cu的质量百分比为0.01%~0.02%,Cr的质量百分比为0.02%~0.04%。
[0010] 埋弧焊丝的抗拉强度为645MPa~694MPa,屈服强度为567MPa~592MPa,‑45℃下焊缝比冲击吸收功≧110J。
[0011] 本发明的有益效果是,一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝,在Mn‑Si合金体系的基础上,通过采用Mn、Mo和Ti、B的相互配合降低埋弧焊丝中Ni元素的含量,同时通过优化Nb、Cu、Cr的含量合金设计保证焊缝金属强度和减低成本的同时确保X80管线钢焊接接头在低温条件下获得更优的低温韧性。采用本发明制造的油气管道焊管,焊缝在‑45℃时,平均冲击吸收功大于115J,完全满足在低温地区的油气运输管道要求。

实施方案

[0012] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0013] 本发明的一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝,按照质量百分比包括以下组分:C为0.1%~0.15%、Si为0.2%~0.3%、Mn为1.5%~1.9%、P为≦0.005%、N为≦0.005%、S为≦0.005%、Ni为0.08%~0.13%、Cr为0.02%~0.04%、Cu为0.01%~0.02%、Nb为0.01%~0.03%、V为0.008%~0.01%、Ti为0.08%~0.12%、Mo为0.3%~
0.63%、B为0.004%~0.012%,余量为Fe,以上组分的质量百分比总和为100%。
[0014] 通过控制元素Mn、Mo含量的配合补偿埋弧焊焊丝中元素Ni含量降低的低温韧性的损失,Mn和Mo的质量比为(3.5~4.5):1。
[0015] 同时控制元素埋弧焊丝中Ti、B含量,Ti和B的质量比为(13~17):1。
[0016] S的质量百分比为0.005%时,P质量百分比小于0.005%。
[0017] 通过调控Nb、Cu、Cr匹配形成增加焊缝区域的第二相粒子Nb质量百分比为0.01%~0.03%,Cu的质量百分比为0.01%~0.02%,Cr的质量百分比为0.02%~0.04%。
[0018] 埋弧焊丝的抗拉强度为645MPa~694MPa,屈服强度为567MPa~592MPa,‑45℃焊缝下比冲击吸收功≧110J。
[0019] 本发明的一种低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝中Nb元素为固溶强化元素,通过阻止奥氏体晶粒的长大,延迟奥氏体向铁素体的转变,提高贝氏体的体积分数和促进碳、氮化物析出达到强化效果;
[0020] S和P是焊缝中的主要有害元素,严重降低焊缝的低温冲击韧性。本发明的埋弧焊焊丝严格控制、含量使中心偏析程度降低到最低,从而提高焊缝金属的低温韧性能力;
[0021] Ti元素可与N和O结合形成TiN、TiO质点作为晶核,在焊接加热过程中阻止奥氏体晶粒长大起到细化焊缝奥氏体晶粒,在焊接冷却过程中作为相变核心,得到晶内形核的针状铁素体进一步细化焊缝组织;
[0022] B元素可降低奥氏体晶界的界面能,避免形成不利的魏氏铁素体或者网状先共析铁素体,促进针状铁素体的生成;
[0023] Cu是提高焊缝第二相生成的重要元素,Cr元素为固溶强化元素,可以有效提高焊缝金属的淬透性,本发明的埋弧焊焊丝采用Cu和Cr匹配的合金设计,能够形成大量的第二相粒子,显著降低氢的渗透率,从而提高焊缝金属的抗拉强度;
[0024] Ni元素可以通过晶粒细化和固溶强化提高焊缝金属的强度,通过降低脆性转变温度提高焊缝金属的低温韧性;
[0025] Mo是促进铁素体形成的α基因元素,倾向于收缩奥氏体(γ环)的稳定区域,从而提高奥氏体转变终点温度(As)。它的作用是增加钢的机械性能,过多钼的存在会通过碳化物的形成而导致沉淀硬化;
[0026] Mn焊缝强韧化元素之一,可以细化晶粒同时起到脱氧脱硫作用,同时适量的Mn元素可以促进增加焊缝的强度。
[0027] 实施例1
[0028] 选用该焊丝成分组成质量百分比为:C:0.13%;Si:0.25%;Mn:1.7%;P:≦0.005%;N:≦0.005%;S≦0.005%;Ni:0.11%;Cr:0.031%;Cu:0.015%;Nb:0.02%;V:
0.009%;Ti:0.10%;Mo:0.48%;B:0.008%;余量为Fe。
[0029] 本发明的焊丝和宝鸡宇生焊接材料有限公司的SJ101G3焊剂匹配使用,碱度为1.8。
[0030] 试板为X80管线钢,板厚为34.5mm,其成分重量百分比为:C:0.02%;Si:0.1%;Mn:1.25%;P:≦0.018%;S:≦0.004%;Nb:0.04%;Ti:0.1%;Al:0.18%;V:0.10%;Ni:
0.10%;Mo:0.15%;Cu:≦0.2%;Cr:≦0.02%;Bi:≦0.005%;余量为Fe;碳当量Ceq:0.31;
[0031] 焊接参数为:焊接线能量正反面均为38KJ/cm,焊接速度为1.5m/min,焊接坡口为X型坡口,试板对接后上、下坡口角度为35°,钝边6mm。
[0032] 测定后:焊接接头屈服强度为583MPa,抗拉强度为668MPa,‑45℃低温冲击吸收功为118J。
[0033] 实施例2
[0034] 选用该焊丝组成质量百分比为:C:0.1%;Si:0.2%;Mn:1.5%;P:≦0.005%;N:≦0.005%;S≦0.005%;Ni:0.08%;Cr:0.02%;Cu:0.01%;Nb:0.01%;V:0.008%;Ti:
0.08%;Mo:0.3%;B:0.004%;余量为Fe。
[0035] 本发明焊丝和宝鸡宇生焊接材料有限公司的SJ101G3焊剂匹配使用,,碱度为1.8。
[0036] 试板为X80管线钢,板厚为34.5mm,其成分重量百分比为:C:0.02%;Si:0.1%;Mn:1.25%;P:≦0.018%;S:≦0.004%;Nb:0.04%;Ti:0.1%;Al:0.18%;V:0.10%;Ni:
0.10%;Mo:0.15%;Cu:≦0.2%;Cr:≦0.02%;Bi:≦0.005%;余量为Fe;碳当量Ceq:0.31;
[0037] 焊接参数为:焊接线能量正反面均为38KJ/cm,焊接速度为1.5m/min,焊接坡口为X型坡口,试板对接后上、下坡口角度为35°,钝边6mm。
[0038] 测定后:焊接接头屈服强度为567MPa,抗拉强度为645MPa,‑45℃低温冲击吸收功为110J。
[0039] 实施例3
[0040] 选用该焊丝成分组成质量百分比为:C:0.15%;Si:0.3%;Mn:1.9%;P:≦0.005%;N:≦0.005%;S≦0.005%;Ni:0.13%;Cr:0.04%;Cu:0.02%;Nb:0.03%;V:
0.01%;Ti:0.12%;Mo:0.63%;B:0.012%;余量为Fe。
[0041] 本发明焊丝和宝鸡宇生焊接材料有限公司的SJ101G3焊剂匹配使用,碱度为1.8。
[0042] 试板为X80管线钢,板厚为34.5mm,其成分重量百分比为:C:0.02%;Si:0.1%;Mn:1.25%;P:≦0.018%;S:≦0.004%;Nb:0.04%;Ti:0.1%;Al:0.18%;V:0.10%;Ni:
0.10%;Mo:0.15%;Cu:≦0.2%;Cr:≦0.02%;Bi:≦0.005%;余量为Fe;碳当量Ceq:0.31;
[0043] 焊接参数为:焊接线能量正反面均为38KJ/cm,焊接速度为1.5m/min,焊接坡口为X型坡口,试板对接后上、下坡口角度为35°,钝边6mm。
[0044] 测定后:焊接接头屈服强度为592MPa,抗拉强度为694MPa,‑45℃低温冲击吸收功为141J。
[0045] 实施例4
[0046] 选用该焊丝成分组成质量百分比为:C:0.14%;Si:0.3%;Mn:1.7%;P:≦0.005%;N:≦0.005%;S≦0.005%;Ni:0.11%;Cr:0.03%;Cu:0.02%;Nb:0.03%;V:
0.009%;Ti:0.10%;Mo:0.52%;B:0.010%;余量为Fe。
[0047] 本发明焊丝和宝鸡宇生焊接材料有限公司的SJ101G3焊剂匹配使用,碱度为1.8。
[0048] 试板为X80管线钢,板厚为34.5mm,其成分重量百分比为:C:0.02%;Si:0.1%;Mn:1.25%;P:≦0.018%;S:≦0.004%;Nb:0.04%;Ti:0.1%;Al:0.18%;V:0.10%;Ni:
0.10%;Mo:0.15%;Cu:≦0.2%;Cr:≦0.02%;Bi:≦0.005%;余量为Fe;碳当量Ceq:0.31;
[0049] 焊接参数为:焊接线能量正反面均为38KJ/cm,焊接速度为1.5m/min,焊接坡口为X型坡口,试板对接后上、下坡口角度为35°,钝边6mm。
[0050] 测定后:焊接接头屈服强度为582MPa,抗拉强度为684MPa,‑45℃低温冲击吸收功为127J。
[0051] 实施例5
[0052] 选用该焊丝成分组成质量百分比为:C:0.15%;Si:0.2%;Mn:1.6%;P:≦0.005%;N:≦0.005%;S≦0.005%;Ni:0.11%;Cr:0.02%;Cu:0.02%;Nb:0.03%;V:
0.01%;Ti:0.09%;Mo:0.47%;B:0.011%;余量为Fe。
[0053] 本发明焊丝和宝鸡宇生焊接材料有限公司的SJ101G3焊剂匹配使用,碱度为1.8。
[0054] 试板为X80管线钢,板厚为34.5mm,其成分重量百分比为:C:0.02%;Si:0.1%;Mn:1.25%;P:≦0.018%;S:≦0.004%;Nb:0.04%;Ti:0.1%;Al:0.18%;V:0.10%;Ni:
0.10%;Mo:0.15%;Cu:≦0.2%;Cr:≦0.02%;Bi:≦0.005%;余量为Fe;碳当量Ceq:0.31;
[0055] 焊接参数为:焊接线能量正反面均为38KJ/cm,焊接速度为1.5m/min,焊接坡口为X型坡口,试板对接后上、下坡口角度为35°,钝边6mm。
[0056] 测定后:焊接接头屈服强度为579MPa,抗拉强度为676MPa,‑45℃低温冲击吸收功为134J。
[0057] 综上所述,本发明的低成本具有良好低温韧性的X80管线钢埋弧焊丝,成本低、焊接工艺性好、电弧稳定、穿透力强、操作容易,焊缝成型美观,具有较优低温冲击韧性。
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