本發(fā)明涉及焊接材料，具體為一種x80自動(dòng)焊接用酸性藥芯焊絲、制備方法及環(huán)焊接頭。

背景技術(shù)：

1、焊接材料發(fā)展是隨工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步的，長(zhǎng)輸油氣管道均采用大壁厚、大口徑鋼管，通過(guò)多種合金元素、組織類(lèi)型和晶粒細(xì)化來(lái)保證其鋼管強(qiáng)度。而實(shí)心焊絲氣保護(hù)自動(dòng)焊接和氣保護(hù)藥芯焊絲自動(dòng)焊接是大口徑、厚壁油氣管道焊接發(fā)展方向。但是，針對(duì)這種焊接工藝，新開(kāi)發(fā)焊接材料對(duì)不同化學(xué)成分的厚壁、高鋼級(jí)管線(xiàn)鋼管焊接適用性研究較少，阻礙了高鋼級(jí)油氣管道環(huán)焊縫焊接材料規(guī)?；瘧?yīng)用。

2、目前，外管道系統(tǒng)所要求執(zhí)行的焊接施工標(biāo)準(zhǔn)有很多，但無(wú)論哪種焊接施工標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)焊縫的拉伸、沖擊、彎曲和刻槽錘斷的要求及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)差異不大，拉伸和彎曲均根據(jù)不同的管徑確定試驗(yàn)數(shù)量，拉伸驗(yàn)收指標(biāo)應(yīng)大于或等于管材的名義最小抗拉強(qiáng)度，當(dāng)斷在母材時(shí)，強(qiáng)度不小于管材名義最小抗拉強(qiáng)度的95％認(rèn)為合格。沖擊韌性驗(yàn)收指標(biāo)以x80級(jí)管線(xiàn)鋼為例滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求或均值最小為40j，單值最小為30j。針對(duì)裂紋尖端張開(kāi)位移(ctod)驗(yàn)收值要求，僅在as2885.2和dnvf101中有相關(guān)要求，as2885.2標(biāo)準(zhǔn)要求ctod試驗(yàn)的結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足0.15mm的平均值及0.10mm的最小值，dnvf101標(biāo)準(zhǔn)需滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，一般為0.15mm。

3、目前，國(guó)際上最嚴(yán)格的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為dec-ngp-g-wd-002-2020-1《油氣管道工程線(xiàn)路焊接技術(shù)規(guī)定》中規(guī)定的ctod為0.254mm的驗(yàn)收值，目前采用的氣保藥芯焊絲的焊口檢測(cè)ctod值的分布趨勢(shì)，參見(jiàn)圖1?？梢?jiàn)，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定的焊口其ctod值基本在0.10～0.213mm之間，僅有一個(gè)試樣的試驗(yàn)值為0.261mm滿(mǎn)足要求，所有焊口的ctod測(cè)試均不能達(dá)到0.254mm的標(biāo)準(zhǔn)要求。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有焊接技術(shù)中在焊口性能要求上還達(dá)不到0.254mm的標(biāo)準(zhǔn)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的焊接技術(shù)中在焊口性能要求上還達(dá)不到0.254mm的標(biāo)準(zhǔn)值的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種x80自動(dòng)焊接用酸性藥芯焊絲。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供一種x80自動(dòng)焊接用酸性藥芯焊絲，包括藥芯和鋼帶，所述藥芯填充于鋼帶中；

4、按質(zhì)量百分比計(jì)，所述藥芯包括以下組分：4％～4.5％的sio2、≤7％的mgo、15％～20％的mno、45％～55％的tio2、14％～20％的nio、≤3％的na2o、≤2％的al2o3和≤3％的zro2；其余為cao、k2o、ceo2、p2o5、bi2o3、la2o3和nb2o5，所述cao、k2o、ceo2、p2o5、bi2o3、la2o3和nb2o5之和≤0.7％；

5、按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鋼帶包括以下組分：

6、0.02％～0.04％的c，0.15％～0.35％的mn、≤0.03％的si、≤0.0015％的s、≤0.015％的p、≤0.05％的al、≤0.005％的n和≤0.001％的b，余量為fe。

7、優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述焊絲的熔敷金屬成分包括：0.03％～0.06％的c，1％～1.7％的mn，0.15～0.5％的si，s≤0.01％，p≤0.012％。

8、優(yōu)選地，所述熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度≥674mpa，屈服強(qiáng)度≥615mpa，斷后伸長(zhǎng)率≥22％，-20℃沖擊功為122～123j，-40℃沖擊功為81～109j。

9、優(yōu)選地，所述鋼帶的抗拉強(qiáng)度280～360mpa，屈服強(qiáng)度≥140mpa，伸長(zhǎng)率≥38％，硬度hrb≥40。

10、優(yōu)選地，所述鋼帶為u型鋼帶。

11、優(yōu)選地，所述鋼帶油分值為0.2～0.5g/10kg。

12、如上述的x80自動(dòng)焊接用酸性藥芯焊絲的制備方法，包括以下步驟：

13、按原料組分百分比將藥芯各組分原料粉末混合均勻，得到藥芯混合粉末；

14、制備鋼帶，并對(duì)鋼帶表面進(jìn)行處理；

15、將藥芯混合粉末填充于鋼帶中，制備成預(yù)制焊絲；

16、對(duì)預(yù)制焊絲進(jìn)行拉拔、減徑，使預(yù)制焊絲達(dá)到目標(biāo)直徑，得到酸性藥芯焊絲。

17、優(yōu)選地，對(duì)預(yù)制焊絲進(jìn)行拉拔，拉拔的速度為100±50m/min。

18、一種環(huán)焊接頭，利用上述的x80自動(dòng)焊接用酸性藥芯焊絲焊接而成。

19、優(yōu)選地，所述環(huán)焊接頭的抗拉強(qiáng)度應(yīng)≥625mpa；焊縫和熱影響區(qū)的斷裂韌度試驗(yàn)值ctod≥0.254mm；環(huán)焊接頭焊縫金屬和熱影響區(qū)的硬度值根焊≤300hv10，其余位置≤325hv10；環(huán)焊接頭-20℃的夏比沖擊韌性單值≥38j，平均值≥50j。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

21、本發(fā)明一種x80自動(dòng)焊接用酸性藥芯焊絲，包括藥芯和鋼帶，所述藥芯填充于鋼帶中；

22、按質(zhì)量百分比計(jì)，所述藥芯包括以下組分：4％～4.5％的sio2、≤7％的mgo、15％～20％的mno、45％～55％的tio2、14％～20％的nio、≤3％的na2o、≤2％的al2o3和≤3％的zro2；

23、按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鋼帶包括以下組分：

24、0.02％～0.04％的c，0.15％～0.35％的mn、≤0.03％的si、≤0.0015％的s、≤0.015％的p、≤0.05％的al、≤0.005％的n和≤0.001％的b，余量為fe。

25、該焊絲的藥粉體系為tio2-mno-nio-fe2o3-mgo-sio2，通過(guò)控制鋼帶和藥芯的組分，來(lái)選擇整個(gè)焊絲的c、mn、si和ni的含量的優(yōu)選配比，從而提升熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊吸收率，進(jìn)一步控制p和s的含量影響ctod的值，使ctod的值滿(mǎn)足≥0.254mm的標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)檢測(cè)該焊絲熔敷金屬、焊縫等焊口性能均滿(mǎn)足目前國(guó)際的最高要求。

26、熔敷金屬中c含量設(shè)置在0.030％～0.060％之間。c含量小于0.030％無(wú)法滿(mǎn)足熔敷及工藝接頭強(qiáng)度要求，c含量大于0.060％則熔敷金屬抗拉強(qiáng)度容易高于690mpa，影響熔敷金屬及工藝接頭的斷后伸長(zhǎng)率、沖擊吸收能力和ctod值；mn含量設(shè)置在1.00％～1.70％，si含量設(shè)置在0.15％～0.50％，ni含量設(shè)計(jì)在1.5～2.0％，此搭配能得到良好的沖擊性能，延伸率及ctod值；p≤0.012％、s≤0.010％，高含量的p、s會(huì)降低低溫沖擊值，提高轉(zhuǎn)脆溫度，進(jìn)而影響ctod值。

27、本發(fā)明還提供一種如x80自動(dòng)焊接用酸性藥芯焊絲的制備方法。通過(guò)將按原料組分百分比將藥芯各組分原料粉末混合均勻，得到藥芯混合粉末；制備鋼帶，并對(duì)鋼帶表面進(jìn)行處理；將藥芯混合粉末填充于鋼帶中，制備成預(yù)制焊絲；對(duì)預(yù)制焊絲進(jìn)行拉拔、減徑，使預(yù)制焊絲達(dá)到目標(biāo)直徑，得到酸性藥芯焊絲，制備方法簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化。

28、本發(fā)明還提供一種環(huán)焊接頭，利用上述x80自動(dòng)焊接用酸性藥芯焊絲焊接而成，其環(huán)焊接頭的抗拉強(qiáng)度應(yīng)≥625mpa；焊縫和熱影響區(qū)的斷裂韌性試驗(yàn)值ctod≥0.254mm；環(huán)焊接頭焊縫金屬和熱影響區(qū)的硬度值根焊≤300hv10，其余位置≤325hv10；環(huán)焊接頭-20℃的夏比沖擊韌性單值≥38j，平均值≥50j。滿(mǎn)足目前國(guó)際上的最高標(biāo)準(zhǔn)要求。