一种X80管线钢焊丝及其激光-电弧复合焊接工艺的制作方法

本发明涉及金属材料加工，尤其涉及一种x80管线钢焊丝及其激光-电弧复合焊接工艺。

背景技术：

1、管道运输是一种大规模且经济性好的石油天然气运输方式，与铁路、公路、海运和民用航空并称为五大运输行业。然而，石油、天然气资源多集中于海洋、山丘、沙漠、甚至于高寒地带，为了降低运输成本，管道的设计将向着大口径、高钢级、高压输送的方向发展。其中，x80管线钢是目前长距离油气运输管材的主要用钢。

2、目前，x80管线钢大多采用气体保护电弧焊、激光-电弧复合焊接等方法进行焊接。其中，激光-电弧复合焊接作为一种高效、高质量的焊接方法，具有焊接速度快、熔深大、精度高、适应性好等特点。激光-电弧复合焊接既有激光焊接速度快、热影响区较小、焊缝窄、焊缝外观好的优点，又结合了熔化极气体保护电弧焊在能源效率、间隙桥接能力、冷却速度和能源耦合功率等方面的优势，其焊接速度的提高和热输入的减少使焊接变形大幅减少。

3、x80管线钢采用激光-电弧复合焊接，可以有效减少焊接变形，提高焊接接头质量和焊接效率。除了焊接方法之外，焊接材料对焊接过程的稳定性和焊接接头质量也起着至关重要的作用，然而现有的x80管线钢的激光-电弧复合焊接缺乏配套的焊接材料，而采用传统的焊丝在焊接后，焊接接头力学性能较差，难以获得高强韧性的焊接接头。

技术实现思路

1、鉴于上述分析，本发明旨在提供一种x80管线钢焊丝及其激光-电弧复合焊接工艺，用以解决现有x80管线的激光-电弧复合焊接缺乏配套的焊接材料、难以获得高强韧性的焊接接头的问题。

2、一方面，本发明的实施例提供了一种x80管线钢焊丝，该焊丝用于激光-电弧复合焊接x80管线钢。按照质量百分比，焊丝的化学成分包括：0.05～0.07％ c，0.50～0.70％si，1.10～1.30％ mn，1.05～1.20％ ni，0.20～0.30％mo，0.02～0.04％ti，0.0005～0.0020％b，s≤0.006％，p≤0.006％，余量为fe及不可避免的杂质。

3、进一步的，焊丝的化学成分包括：0.05～0.06％c，0.50～0.60％si，1.10～1.30％mn，1.05～1.20％ni，0.20～0.30％mo，0.02～0.03％ti，0.0005～0.0020％b，s≤0.006％，p≤0.006％，余量为fe及不可避免的杂质，其余为fe及不可避免的杂质。

4、进一步的，焊丝的直径为1.0～1.6mm。

5、另一方面，本发明的实施例提供了一种x80管线钢的激光-电弧复合焊接工艺，其包括：对待焊接的x80管线钢进行清理；将清理后的x80管线钢固定；设置激光-电弧复合焊接的焊接工艺参数，并采用上述实施例的焊丝进行激光-电弧复合焊接。

6、进一步的，焊接工艺参数包括：送丝速度为15～20m/min，电弧电压为30～40v，焊接电流为260～350a。

7、进一步的，焊接工艺参数还包括：激光功率为10～16kw，焊接速度为1.0～1.4m/min，光丝间距为5～8mm。

8、进一步的，x80管线钢的厚度为14～20mm。

9、进一步的，激光-电弧复合焊接过程中，采用氩气与二氧化碳的混合气体作为保护气体，其中，二氧化碳的体积分数为5％～20％。

10、进一步的，焊接形成的焊缝区组织包括：针状铁素体和板条贝氏体。

11、进一步的，焊接形成的焊接接头的抗拉强度不小于726mpa，-20℃下冲击吸收能量不小于100j。

12、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

13、1、本发明实施例提供了与x80管线钢的激光-电弧复合焊接配套的焊丝，在焊丝的成分设计上，一方面通过对si、mn、ni、mo元素含量的控制，使上述元素共同作用来提高焊丝以及焊接后形成的焊接接头的强度和韧性；另一方面，通过添加少量的ti元素和b元素，进一步促进针状铁素体的形成，同时抑制先共析铁素体的产生，两者协同作用能够显著提高焊缝的韧性。

14、2、本发明采用上述焊丝对x80管线钢进行激光-电弧复合焊接，并通过焊接工艺参数的控制，能够获得力学性能优异的焊接接头。其中，焊接接头的强度系数为1.0，抗拉强度不小于726mpa，-20℃下冲击吸收能量不小于100j。

15、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种x80管线钢焊丝，其特征在于，所述焊丝用于激光-电弧复合焊接x80管线钢；按照质量百分比，所述焊丝的化学成分包括：

2.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于，所述焊丝的化学成分包括：0.05～0.06％c，0.50～0.60％si，1.10～1.30％mn，1.05～1.20％ni，0.20～0.30％mo，0.02～0.03％ti，0.0005～0.0020％b，s≤0.006％，p≤0.006％，余量为fe及不可避免的杂质，其余为fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于，所述焊丝的直径为1.0～1.6mm。

4.一种x80管线钢的激光-电弧复合焊接工艺，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺参数包括：

6.根据权利要求5所述的焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺参数还包括：

7.根据权利要求6所述的焊接工艺，其特征在于，所述x80管线钢的厚度为14～20mm。

8.根据权利要求4所述的焊接工艺，其特征在于，所述激光-电弧复合焊接过程中，采用氩气与二氧化碳的混合气体作为保护气体，其中，二氧化碳的体积分数为5％～20％。

9.根据权利要求4所述的焊接工艺，其特征在于，焊接形成的焊缝区组织包括：针状铁素体和板条贝氏体。

10.根据权利要求4-9任一项所述的焊接工艺，其特征在于，焊接形成的焊接接头的抗拉强度不小于726mpa，-20℃下冲击吸收能量不小于100j。

技术总结
本发明公开了一种X80管线钢焊丝及其激光‑电弧复合焊接工艺，属于金属材料加工技术领域；解决了现有技术中X80管线的激光‑电弧复合焊接缺乏配套的焊接材料、难以获得高强韧性的焊接接头的问题。按照质量百分比，焊丝的化学成分包括：0.05～0.07％C，0.50～0.70％Si，1.10～1.30％Mn，1.05～1.20％Ni，0.20～0.30％Mo，0.02～0.04％Ti，0.0005～0.0020％B，S≤0.006％，P≤0.006％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明采用上述焊丝对X80管线钢进行激光‑电弧复合焊接，能够获得力学性能优异的焊接接头，焊接接头强度系数为1.0，抗拉强度不小于726MPa，‑20℃冲击吸收能量不小于100J。

技术研发人员：赵琳,夏明生,马成勇,彭云,曹洋,朱彦洁,田志凌,任志国,刘立学,刘志国,陈彤
受保护的技术使用者：钢铁研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23