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随着2008年10月44版API 5L标准的正式实施,X100管线钢将进入工业生产应用阶段。目前国内已有多家企业能够生产这一新钢种,但其焊接材料的研发却相对滞后,从而使这种高强度等级的管线钢的应用具有很大的局限性。因此,从X100管线钢的性能要求出发,结合焊缝熔敷金属组织凝固特点,对焊接接头的组织进行匹配设计,并进一步采用合金及微合金元素合理配比的方法,对其埋弧焊焊接材料进行研究和开发是十分必要的。本文根据X100石油管线钢的使用要求,考虑到低合金钢焊缝组织形成特点及其力学性能的结果,选择以超低碳板条贝氏体和粒状贝氏体为强化相,以针状铁素体为韧化相的焊缝组织形式。在此基础上,通过分析合金元素对焊缝组织转变的作用,选择Mn-Ni-Mo-Cr作为X100管线钢埋弧焊焊丝合金系。与此同时,选用所研制的焊丝对X100管线钢进行焊接并对其焊接接头的焊缝组织进行观察。实验表明了所研发的焊接材料其焊缝熔敷金属中含有较多具有高密度位错的板条贝氏体和针状铁素体,还有少量的粒状贝氏体。其中,针状铁素体和粒状贝氏体位向不定,能够对板条贝氏体束进行拘束分割,使其整个焊接接头的微观组织更加均匀,晶粒显著得到细化。另外,由于其熔敷金属组织的高密度位错的强化作用,使焊接接头的强度也明显得到提高。作为埋弧焊接过程中的重要焊接材料,结合管线钢焊缝高韧性的要求,本文选择氟碱型渣系作为埋弧焊接过程中的烧结焊剂材料。同时,为了保证焊剂的工艺性能,选择加入A12O3. SiO2、ZrO2、TiO2等活性氧化物,对其与焊剂的工艺性能和焊接接头力学性能影响关系设计了正交试验,并根据焊接接头的力学性能的测试结果,对焊剂的成份进行了进一步的筛选和优化。应用本文所研制的焊丝与焊剂匹配焊接所得到焊接接头,不仅具有高的强度(屈服强度ReL≥694MPa),而且具有优良的低温韧性(AKV-20℃=132.8J),满足X100管线钢埋弧焊缝力学性能要求,为高等级管线钢的焊接材料(焊丝和焊剂)的研究和生产提供了理论的基础。