本發(fā)明涉及焊絲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種石油天然氣長輸管道用高強度焊絲。
背景技術(shù)：
石油天然氣長輸管道采用高鋼級輸送具有良好的經(jīng)濟效益。近年來管線鋼板在天然氣長輸管線的應(yīng)用不斷增加，該鋼管韌性好，強度高，延伸率較高，能承受較大的應(yīng)力，具有良好的抗震及氣密性。由于鋼管的高強度及高韌性，因而要求與之相匹配的焊絲也應(yīng)具有相應(yīng)的強度和高韌性。而現(xiàn)有的焊接材料的韌性與強度尚不能滿足X100級管線鋼板的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種石油天然氣長輸管道用高強度焊絲，強度高，韌性好。
本發(fā)明提出的一種石油天然氣長輸管道用高強度焊絲，其原料按重量百分比包括：
Cr：18-22％，Ni：5-10％，Si：0.2-0.35％，Ti：≤0.065％，Mn：2.1-2.4％，C：≤0.026％，W：≤0.18％，Cu：≤0.25％，Co：≤0.28％，La：≤0.038％，AL：≤0.075％，B：≤0.006％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
優(yōu)選地，其中Mn、Ti的含量滿足函數(shù)關(guān)系式：nTi＝0.012×nMn2-0.000051；nMn、nTi分別表示Mn、Ti在組分中所占重量百分比。
優(yōu)選地，Cr、Ni及Si的重量比為20-21.5：9-9.5：0.3-0.34。
優(yōu)選地，Ti與Mn的重量比為0.012-0.018：2.2-2.28。
優(yōu)選地，C、W及Cu的重量比為0.018-0.024：0.11-0.14：0.12-0.21。
優(yōu)選地，Co與La的重量比為0.16-0.24：0.018-0.025。
優(yōu)選地，所述的石油天然氣長輸管道用高強度焊絲，其原料按重量百分比包括：Cr：20-21.5％，Ni：9-9.5％，Si：0.3-0.34％，Ti：0.012-0.018％，Mn：2.2-2.28％，C：0.018-0.024％，W：0.11-0.14％，Cu：0.12-0.21％，Co：0.16-0.24％，La：0.018-0.025％，AL：0.045-0.062％，B：0.0012-0.002％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明中，Cr、Ni、C、Mn、P、S、W、Cu、Co、Ti、La、AL、W、B配合作用，可促使在焊縫中產(chǎn)生大量高密度位錯的細針狀鐵素體組織，本發(fā)明可滿足低溫裝備及其低溫條件下的高強度、高韌性及耐腐蝕系列鋼種的焊接技術(shù)要求，焊接工藝性能好，適合焊接電流范圍較大，無氣孔、成型美觀，焊縫具有與基材相當(dāng)高的強韌性能和優(yōu)良的耐低溫性能。
其中Mn與Ti配合作用，并合理控制兩者含量關(guān)系，Mn在鋼中穩(wěn)定奧氏體的作用約為鎳的二分之一，錳在焊接過渡到焊縫中時，通過脫氧反應(yīng)形成氧化物夾雜或氧硫復(fù)合物夾雜，還有一部分夾雜物是Ti脫氮形成的氮化物，這些夾雜物可作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點，形核質(zhì)點的數(shù)量直接決定針狀鐵素體針片的大小，協(xié)同作用制品強度極高，韌性極為優(yōu)異。
而鉻在不銹鋼中的作用是提高鋼的耐腐蝕性能。其原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后，促使其內(nèi)部的矛盾運動有利于抵抗向腐蝕破壞的方向發(fā)展。具體原理：首先鉻使鐵基固溶體的電極電位提高，其次鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化。即鉻在氧化以后可以在不銹鋼表面形成一層Cr2O3的保護膜，阻止外界酸堿因子的進入和繼續(xù)腐蝕。
鎳在不銹鋼中的作用是提高鋼的耐腐蝕性能及改善其工藝性能。其原因是鎳和鉻在不銹鋼中是配合發(fā)揮作用的，鎳可使高鉻鋼的組織發(fā)生變化，從而改善不銹鋼的耐腐蝕性能和工藝性能即延展性能。
碳在不銹鋼中的作用一方面碳是穩(wěn)定奧氏體的元素，另一方面碳與鉻形成一系列復(fù)雜的碳化物，影響不銹鋼的耐腐蝕性能?？稍诤艽蟪潭壬峡朔t鎳不銹鋼的晶間腐蝕，且易于焊接及冷變形等。
錳在不銹鋼中的作用一方面是降低鋼的臨界淬火速度，冷卻時增加奧氏體的穩(wěn)定性，抑制奧氏體的分解，使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫；另一方面Mn是焊縫強韌化的有效元素，在焊縫中有利于脫氧，防止引起熱裂紋鐵硫化物的形成。
硅在不銹鋼中作用是焊接時起脫氧和強化焊縫的作用，且硅也是形成鐵素體的元素，在一般不銹鋼中為常見雜質(zhì)元素，而一定量的硅對不銹鋼的工藝性能有著重要影響。
另外，一定量的銅作為合金元素可改善合金鋼的耐大氣腐蝕性等特殊要求。鈷可增加鋼在高溫下的強度極限及蠕變極限，并對降低奧氏體晶粒長大有顯著影響。鈦可細化晶粒、防止鋼中產(chǎn)生氣泡與晶間腐蝕，改善鋼的品質(zhì)和提高鋼的機械性能。鎢有利于提高鋼的蠕變強度，具有回火穩(wěn)定性和良好的高溫強度。硼具有提高鋼的淬透性和細化晶粒的作用。另外不可避免夾雜有硫、磷有害元素，故將其含量控制在較低范圍內(nèi)，以提高焊縫純凈度和焊接性能及進一步提高焊縫耐候性能。
具體實施方式
下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
實施例1
一種石油天然氣長輸管道用高強度焊絲，其原料按重量百分比包括：
Cr：18％，Ni：10％，Si：0.2％，Ti：0.064％，Mn：2.4％，C：≤0.026％，W：≤0.18％，Cu：≤0.25％，Co：≤0.28％，La：≤0.038％，AL：≤0.075％，B：≤0.006％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
實施例2
一種石油天然氣長輸管道用高強度焊絲，其原料按重量百分比包括：
Cr：22％，Ni：5％，Si：0.35％，Ti：0.022％，Mn：2.1％，C：0.026％，W：0.18％，Cu：0.25％，Co：0.28％，La：0.038％，AL：0.075％，B：0.006％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
實施例3
一種石油天然氣長輸管道用高強度焊絲，其原料按重量百分比包括：
Cr：20％，Ni：9.5％，Si：0.3％，Ti：0.018％，Mn：2.2％，C：0.024％，W：0.11％，Cu：0.21％，Co：0.16％，La：0.025％，AL：0.045％，B：0.002％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
實施例4
一種石油天然氣長輸管道用高強度焊絲，其原料按重量百分比包括：
Cr：21.5％，Ni：9％，Si：0.34％，Ti：0.012％，Mn：2.28％，C：0.018％，W：0.14％，Cu：0.12％，Co：0.24％，La：0.018％，AL：0.062％，B：0.0012％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
實施例5
一種石油天然氣長輸管道用高強度焊絲，其原料按重量百分比包括：
Cr：20.6％，Ni：9.2％，Si：0.32％，Ti：0.016％，Mn：2.23％，C：0.0192％，W：0.125，Cu：0.16％，Co：0.185％，La：0.022％，AL：0.054％，B：0.0016％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。