用于管线钢焊接的立向下碱性焊条的研制陈自强沈风刚潘希德薛锦（西安交通大学，７１００４９， 西安）摘要研制成功了Ｅ８０１６－Ｇ管接头全位置立向下焊条，并与荷兰Ｐｈｉｌｉｐｓ２７ｐ 焊条进行了管线钢现场施焊对比，结果表明：研制焊条在工艺性能上接近２７ｐ，而内在性能上则 优于２７ｐ研制焊条适用于Ｘ６５～Ｘ７０管线钢的焊接，可代替相应的进口焊条关键词全位 置焊接韧性低氢型中国图书资料分类法分类号ＴＧ４２２１ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＶｅｒ ｔｉｃａｌ－ｄｏｗｎＢａｓｉｃＥｌｅｃｔｒｏｄｅＵｓｅｄｉｎＰｉｐｅｗｅｌｄｉｎｇＣｈ ｅｎＺｉｑｉａｎｇＳｈｅｎＦｅｎｇｇａｎｇＰａｎＸｉｄｅＸｕｅＪｉｎ（Ｘｉ＇ａｎＪｉａ ｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，７１００４９，Ｘｉ＇ａｎ）近年来，国内外都在迅速研制和 发展石油管线专用熄条，即全位置立向下电焊条这种焊条韧性高、扩散氢含量低，其中的荷兰Ｐ ｈｉｌｉｐｓ２７ｐ熄条裂纹敏感性小［１］，反面成型好，可用于寒冷地区管线钢的输油输气管 道焊接目前我国这种专用焊条依靠进口，因此，我们研制成功的Ｅ８０１６－Ｇ电焊条具有广泛 的应用前景和重要的经济意义１试验材料及药皮配方设计原则试验材料为日本神钢Ｘ６５管线钢 ，管材规格为４７５０ｍｍ×７ｍｍ，试验焊芯为Ｈ０８Ｅ，冲击试样尺寸为５ｍｍ×５ｍｍ× ５５ｍｍ，Ａｋｖ在一２０℃下取值，焊条药皮的配方设计原则为：（１）改变大理石和石墨含量 ，考查其对电弧吹力的影响；（２）改变大理石、石墨和Ａ１２Ｏ３含量，考查其对焊条套筒长度 的影响；（３）尽量降低焊条熔敷金属的扩散氢含量；（４）加入多种合金元素，控制合金元素达 到最佳含量，提高焊缝的强度和低温冲击韧性；（５）焊条药皮的选定渣系为ＣａＯ－ＭｇＦ２－ ＴｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３２实验结果与分析２１大理石、氧化钛及石墨对电弧吹力的影响通过改 变大理石及石墨含量，在相同的条件下进行平板堆焊，然后通过测量焊缝熔深大小来分析电弧吹力 的大小实验结果如图１、２所示焊缝熔深的大小能反映电弧吹力的大小，熔深越大，反映电弧 吹力越大由图１可见，药皮中随大理石含量的增加，熔深有上升趋势；增大ＴｉＯ２比例，亦有 助于增大熔深由图２可见，随石墨含量增加，熔深也逐渐增大２２大理石及氧化铝对焊条套 筒长度的影响立焊时要有较大的电弧吹力，而焊条套筒长度的大小直接影响着电弧吹力的大小因 为较大的套筒能约束电弧方向，使电弧集中，形成方向性气流，图１大理石及ＴｉＯ２对熔深的影 响所以能增大电弧吹力套筒长度除与药皮熔点有关外，与溶滴的过渡形态也有一定关系，而熔滴 的过渡形态与药皮组成物又图２石墨对熔深的影响有直接关系针对药皮中大理石和Ａｌ２Ｏ３的 不同含量配制焊条，观察套筒长度，结果如图３、图４所示由图可见，随着大理石用Ａｌ２Ｏ３ 含图３大理石对套筒长度的影响量的增加，套筒长度先增加，达到一定值后则反而减小套筒形成 是由于焊丝熔化速度快于药皮熔化速度，药皮熔点越高，熔化速度越慢，药皮与焊丝的熔化速度差 越大，套筒也就越长Ａｌ２Ｏ３超过一定值后，套筒长度显著下降，这主要由于Ａｌ２Ｏ３表面 张力较大，在熔渣中随其含量增加，表面张力的增加速度比ＣａＯ大［２］，将阻碍熔滴过渡，导 致熔滴只能主要采取短路过渡或大颗粒过渡形式，致使套筒变短，电弧吹力减弱，电弧较分散且稳 定性变差，焊缝成型也不好２３研制焊条与Ｘ６５钢匹配可获得高韧性的焊接接头研制焊条彩 的合金系为Ｍｎ－Ｍｏ－Ｎｉ－Ｔｉ－Ｂ通过控制合金元素达到最佳含量，可以得到以针状铁素 体为主的组强熔敷金属的化学成分及力学性能见表１在相同焊接条件下，研制焊条与荷兰Ｐｈ ｉｌｉｐｓ２７ｐ的冲击韧性对比结果如图２所示，可见研制焊条的韧性高于２７ｐ２４扩散 氢含量图４Ａｌ２Ｏ３对套筒长度的影响Ｅ８０１６－Ｇ焊条的扩散氢含量很低，达到日本神户制 钢所规定的严格的超低氢焊条标准：ＪＩＳＺ３１１３甘油法，扩散氢含量≤１２μｌ／ｇ３结 论Ｅ８０１６－Ｇ碱性超低氢高韧性全位置立向下电焊条工艺性能良好，进行管道焊接的工艺性能 及机械性能符合ＰＨ１１０４（９２）中的有关规定：可以交直流两用，向下立焊时可用大电流， 效率高，扩散氢含量低，冲击韧性高；与Ｐｈｉｌｉｐｓ２７ｐ焊条相比，工艺性能相当，冲击韧 性优于Ｐｈｉｌｉｐｓ２７ｐ，可代替相应的进口焊条参考文献１ＫａｌｂＨ．Ｕｓｅｏｆｌｏ ｗｈｙｄｒｏｇｅｎｖｅｒｔｉｃａｌ－ｄｏｗｎ（ＬＨＶＤ）ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｉｎｏｆｓ ｈｏｒｅｗｅｌｄｉｎｇ．Ｍｅｌｄｉｎｇ．ＭｅｔａｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，１９８４， １６（２）：１０５～１０６２陈伯蠡焊接冶金原理北京清华大学出版社，１９９１１０９ ～１１１（编辑葛赵青）表１熔敷金属的化学成分、力学性能及扩散氢含量化学成分质量分数／％ ＣＳｉＭｎｐＳＮｉＭｏＴｉＢ力学性能σ０２／ＭＰａσｂ／ＭＰａδ／％Ａｋｖ／Ｊ扩散氢 含量［Ｈ］Ｄ／μｌ·ｇ－１０．０７０．４２０．９１０．０１３０．０１００．５１０．２２ ０．０４５０．００１２≥５２０≥６００≥２７≥７０９．２表２冲击韧性对比（－２０℃）焊 条牌号Ｅ８０１６－ＧＡｋＶ／Ｊ８４７７７０Ｐｈｉｌｉｐｓ－２７ｐ８０７４７０用于管线钢 焊接的立向下碱性焊条的研制@陈自强@沈风刚@潘希德@薛锦$西安交通大学全位置焊接,韧性 ,低氢型研制成功了Ｅ８０１６－Ｇ管接头全位置立向下焊条，并与荷兰Ｐｈｉｌｉｐｓ２７ｐ焊 条进行了管线钢现场施焊对比，结果表明：研制焊条在工艺性能上接近２７ｐ，而内在性能上则优 于２７ｐ研制焊条适用于Ｘ６５～Ｘ７０管线钢的焊接，可代替相应的进口焊条１ＫａｌｂＨ ．Ｕｓｅｏｆｌｏｗｈｙｄｒｏｇｅｎｖｅｒｔｉｃａｌ－ｄｏｗｎ（ＬＨＶＤ）ｅｌｅｃｔｒｏ ｄｅｓｉｎｏｆｓｈｏｒｅｗｅｌｄｉｎｇ．Ｍｅｌｄｉｎｇ．ＭｅｔａｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉ ｏｎ，１９８４，１６（２）：１０５～１０６２陈伯蠡焊接冶金原理北京清华大学出版社， １９９１１０９～１１１２／ＭＰａσｂ／ＭＰａδ／％Ａｋｖ／Ｊ扩散氢含量［Ｈ］Ｄ／μｌ ·ｇ－１０．０７０．４２０．９１０．０１３０．０１００．５１０．２２０．０４５０．００ １２≥５２０≥６００≥２７≥７０９．２表２冲击韧性对比（－２０℃）焊条牌号Ｅ８０１６－ ＧＡｋＶ／Ｊ８４７７７０Ｐｈｉｌｉｐｓ－２７ｐ８０７４７０用于管线钢焊接的立向下碱性焊 条的研制@陈自强@沈风刚@潘希德@薛锦$西安交通大学全位置焊接,韧性,低氢型研制成功了 Ｅ８０１６－Ｇ管接头全位置立向下焊条，并与荷兰Ｐｈｉｌｉｐｓ２７ｐ焊条进行了管线钢现场 施焊对比，结果表明：研制焊条在工艺性能上接近２７ｐ，而内在性能上则优于２７ｐ研制焊条 适用于Ｘ６５～Ｘ７０管线钢的焊接，可代替相应的进口焊条１ＫａｌｂＨ．Ｕｓｅｏｆｌｏｗ ｈｙｄｒｏｇｅｎｖｅｒｔｉｃａｌ－ｄｏｗｎ（ＬＨＶＤ）ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｉｎｏｆｓｈｏｒｅｗｅｌｄｉｎｇ．Ｍｅｌｄｉｎｇ．ＭｅｔａｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，１９８４，１６（２）：１０５～１０６２陈伯蠡焊接冶金原理北京清华大学出版社，１９９１１０９～１１１
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