保障海底管線鋼管接頭綜合性能的多絲埋弧焊焊接工藝的制作方法
【專利摘要】一種保障海底管線鋼管接頭綜合性能的多絲埋弧焊焊接工藝，屬于管線鋼焊接【技術領域】。其解決了28.8mmX65MS管線鋼管焊縫金屬和熔合線沖擊功和接頭硬度不能滿足工程要求的問題。采用三絲埋弧自動焊完成內、外焊縫的焊接，內焊縫1絲和2絲以及外焊縫焊絲選用H08C，內焊縫的3絲選用H08E；1絲和2絲直徑為Φ4.0mm，3絲直徑為Φ3.2mm。接頭坡口角度盡量小，提高母材熔合比，通過母材對焊縫稀釋保障接頭的綜合性能，坡口角度選用60°～70°，留8-10mm鈍邊。本發明通過優化坡口角度和焊材不同匹配，滿足厚徑比為0.0354海底管線對鋼管焊接接頭綜合性能苛刻要求，而且經濟、簡便、易行，有利于推廣。
【專利說明】保障海底管線鋼管接頭綜合性能的多絲埋弧焊焊接工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于管線鋼焊接【技術領域】，特別是提供了一種保障海底管線鋼管接頭綜合性能的多絲埋弧焊焊接工藝，適用于28.8mmX65MS海底管線鋼的焊接。
【背景技術】
[0002]管線運輸是長距離輸送石油和天然氣最經濟、合理的運輸方式。海底管線管作為管線鋼管中的一種，主要是供酸性環境服役的海底管線、陸上地面集輸管線用鋼管。由于工作環境的特殊性，要求其具有高強度、高的低溫止裂韌性以及良好的焊接性.對特殊地區的管線鋼管還要求其具有抗H2S腐蝕及抗大應變的能力。對鋼管接頭各項機械性能的要求更為嚴格，例如國外某條海底管線鋼選用28.8mm的X65MS管線鋼，要求鋼管接頭的抗拉強度≥530MPa，焊縫金屬、熔合線、焊接熱影響區-30°C沖擊吸收功均值≥45J，單值≥38J，焊接接頭各部位的維氏硬度HVlO ≤248。
[0003]此條管線鋼的管徑為Φ813πιπι，鋼管最大壁厚為28.8mm，厚徑比大為0.0354，屬于厚徑比大的埋弧焊管，不僅鋼管成型難度大，同時增加了制管焊接的難度。國內制管廠用于制管的埋弧焊絲主要有焊接X70及以下級別管線鋼的H08C焊絲(H08MnMoTiB)和焊接X70管線鋼的BGH06H1，以及由H08C演變的其他埋弧焊絲。H08C焊絲匹配SJlOlG焊劑焊縫金屬具有優良的綜合性能，不僅具有較高的抗拉強度和良好的低溫韌性，而且還具有良好抗H2S腐蝕和氫致開裂性能，因此用戶在制管過程中選用H08C焊絲匹配SJlOlG焊接X65MS。在焊接評定過程中，鋼管接頭強度、冷彎、沖擊性能滿足工程的技術要求，但內焊縫硬度超過了工程技術要求的248。為了降低內焊縫的硬度，提高焊接熱輸入后，接頭硬度滿足了技術要求，但焊縫金屬和熔合線的沖擊韌性顯著下降，而且沖擊吸收功的離散度加大。
[0004]因此，通過優化坡口角度和焊材的不同匹配提出了一種滿足厚徑比為0.0354海底管線對鋼管焊接接頭綜合性能有苛刻要求的多絲埋弧焊工藝，具有著重要的工程實際意義。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種保障海底管線鋼管接頭綜合性能的多絲埋弧焊焊接工藝，解決了 28.8mmX65MS管線鋼在制管過程中焊縫金屬和熔合線沖擊功和接頭硬度不能滿足工程技術要求的問題；而且經濟、簡便、易行，有利于推廣。
[0006]由于海底管管工作環境的特殊性，要求其管線鋼用鋼不僅具有高強度、高的低溫止裂韌性以及良好的焊接性.對特殊地區的管線鋼還要求其具有抗H2S腐蝕及抗大應變的能力。對鋼管接頭各項機械性能的要求更為嚴格，要求鋼管接頭的抗拉強度> 530MPa，焊縫金屬、熔合線、焊接熱影響區_30°C沖擊吸收功均值> 45J，單值> 38J，焊接接頭各部位的維氏硬度HVlO ( 248。本發明要解決的問題是通過優化坡口角度和焊材的不同匹配提出了一種經濟、簡便、易行，滿足厚徑比為0.0354海底管線對鋼管焊接接頭綜合性能苛刻要求多絲埋弧焊工藝。具體工藝步驟如下:[0007](I)采用熔化極氣體保護焊進行預焊打底；匹配的焊接材料為JM-58，焊絲直徑為1.6mm ;采用三絲埋弧自動焊完成內、外焊縫的焊接，焊絲選用H08C焊絲和H08E，焊絲直徑Φ4.0/Φ3.2mm，焊劑為SJ101G。H08C焊絲匹配SJlOlG焊劑熔敷金屬的力學性能:抗拉強度≥620MPa，屈服強度≥575MPa，伸長率≥27%，-20°C沖擊功≥111J，_40°C沖擊功≥64J ；
[0008](2)接頭處開雙面對稱X型坡口，坡口角度在制管生產線允許的范圍內盡可能的小，以提高母材的熔合比，通過母材對焊縫金屬稀釋來保障接頭的綜合性能，故坡口角度選用60°?70°，留8-10_鈍邊；
[0009](3)施焊前采用機械處理方法將坡口表面清理干凈，去除油污和鐵銹；
[0010](4)內焊縫焊絲的選用為I絲和2絲選用H08C焊絲，焊絲直徑為Φ 4.0mm，3絲選用H08E焊絲，焊絲直徑為Φ3.2mm ;外焊縫所有焊絲均選用H08C焊絲，I絲和2絲焊絲直徑為Φ 4.0mm, 3焊絲直徑為Φ 3.2mm ;
[0011](5)施焊時內焊縫焊接工藝參數為，I絲電流/電壓為:1150A/38-39V，2絲電流/ 電壓為:800A/39-40V，3 絲電流 / 電壓為:650A/42-44V,焊接速度 700 ?1000mm/min ；施焊時外焊縫焊接工藝參數為，I絲電流/電壓為:1250A/38-39V，2絲電流/電壓為:850A/41-43V，3 絲電流 / 電壓為:750A/43_45V，焊接速度 800 ?1000mm/min。
[0012]本發明所提出的焊接工藝方法采用H08C焊絲，H08C焊絲匹配SJlOlG焊劑焊縫金屬具有優良的綜合性能，不僅具有較高的抗拉強度和良好的低溫韌性，而且還具有良好抗H2S腐蝕和氫致開 裂性能。H08C焊絲匹配SJlOlG焊劑焊接X65MS，屬于高強匹配，接頭強度偏高。H08E焊絲由于S、P含量較低，主要是用于焊接強度級別較低，但對沖擊韌性要求較高的鋼種。在內焊縫的焊接中，3絲選用H08E，可降低內焊縫的硬度。本發明所提出的焊接工藝方法 采用較小的坡口角度，可以提高母材的熔合比，X65MS母材的屈服強度平均為48IMPa (475-486 MPa)，母材的抗拉強度平均為559MPa (555-565 MPa)，母材-30沖擊吸收功平均為435J，單值在458以上，母材的硬度平均為192，最低值為185，最高值為207。由于母材具有良好的綜合性能，通過母材對焊縫金屬的稀釋，可以降低焊縫金屬的硬度，同時不降低焊縫金屬的沖擊韌性。采用本發明提出的焊接工藝方法可保證焊接接頭的力學性能滿足工程技術要求，焊縫接頭的力學性能:抗拉強度545MPa，接頭各部位的硬度值HVlO在230以下，焊縫金屬、熔合線、HAZ-30°C沖擊吸收功均值在57J以上，單值在47以上。
【具體實施方式】
[0013]實施例1:
[0014](I)采用TMCP工藝生產的屈服強度450?610MPa，抗拉強度≥530MPa, _30°C沖擊功≥IOOJ的X65MS海底管線鋼，鋼板厚度14.3-28.8mm，鋼管直徑Φ 813mm ；
[0015]焊絲匹配為:內焊縫焊絲的選用為I絲和2絲選用H08C焊絲，焊絲直徑為Φ4.0mm，3絲選用H08E焊絲，焊絲直徑為Φ3.2mm ;外焊縫所有焊絲均選用H08C焊絲，I絲和2絲焊絲直徑為Φ4.0mm，3焊絲直徑為Φ3.2mm ;
[0016]H08C焊絲匹配SJlOlG焊劑熔敷金屬的力學性能:抗拉強度620MPa，屈服強度575MPa，伸長率 27%，_20°C沖擊功 111J, _40°C沖擊功 64J ；
[0017] (2)接頭處開雙面對稱X型坡口，坡口角度在制管生產線允許的范圍內盡可能的小，以提高母材的熔合比，通過母材對焊縫金屬稀釋來保障接頭的綜合性能，故坡口角度選用60°C，留9mm鈍邊；
[0018](3)施焊時采用內外三絲埋弧焊完成內外焊縫的焊接，內焊縫焊接工藝參數為，I絲電流/電壓為:1150A/38-39V，2絲電流/電壓為:800A/39_40V，3絲電流/電壓為:650A/42-44V，焊接速度850mm/min ;施焊時外焊縫焊接工藝參數為，I絲電流/電壓為:1250A/38-39V，2絲電流/電壓為:850A/41_43V，3絲電流/電壓為:750A/43_45V，焊接速度950mm/min ；
[0019]經對采用上述焊接工藝焊接X65MS鋼管焊接接頭進行力學性能檢驗，其焊接接頭的抗拉強度為545MPa，斷在母材處，接頭180°正反彎合格，焊縫中心_30°C沖擊功為77J，熔合線-30°C沖擊功為68J，熱影響區(熔合線外2mm) _30°C沖擊功為159J，接頭各部位的硬度值HVlO在230以下，焊縫金屬、熔合線、熱影響區(熔合線外2mm) _30°C沖擊功均值在68J以上，單值在55以上。
[0020]實施例2:
[0021](I)采用TMCP工藝生產的屈服強度450?610MPa，抗拉強度≥530MPa, _30°C沖擊功≥100J的X65MS海底管線鋼，鋼板厚度14.3-28.8mm，鋼管直徑Φ 813mm ；
[0022]焊絲匹配為:內焊縫焊絲的選用為I絲和2絲選用H08C焊絲，焊絲直徑為Φ4.0mm，3絲選用H08E焊絲，焊絲直徑為Φ3.2mm ;外焊縫所有焊絲均選用H08C焊絲，I絲和2絲焊絲直徑為Φ4.0mm，3焊絲直徑為Φ3.2mm ;
[0023]H08C焊絲匹配SJlOlG焊劑熔敷金屬的力學性能:抗拉強度620MPa，屈服強度575MPa，伸長率 27%，_20°C沖擊功 111J, _40°C沖擊功 64J ；
[0024](2)接頭處開雙面對稱X型坡口，坡口角度在制管生產線允許的范圍內盡可能的小，以提高母材的熔合比，通過母材對焊縫金屬稀釋來保障接頭的綜合性能，故坡口角度選用70°C，留9mm鈍邊；
[0025](3)施焊時采用內外三絲埋弧焊完成內外焊縫的焊接，內焊縫焊接工藝參數為，I絲電流/電壓為:1150A/38-39V，2絲電流/電壓為:800A/39_40V，3絲電流/電壓為:650A/42-44V，焊接速度800mm/min ;施焊時外焊縫焊接工藝參數為，I絲電流/電壓為:1250A/38-39V，2絲電流/電壓為:850A/41_43V，3絲電流/電壓為:750A/43_45V，焊接速度QOOmm/miη ；
[0026]經對采用上述焊接工藝焊接X65MS鋼管焊接接頭進行力學性能檢驗，其焊接接頭的抗拉強度為575MPa，斷在母材處，接頭180°正反彎合格，焊縫中心_30°C沖擊功為66J，熔合線-30°C沖擊功為57J，熱影響區(熔合線外2mm) _30°C沖擊功為145J，接頭各部位的硬度值HVlO在230以下，焊縫金屬、熔合線、熱影響區(熔合線外2mm) _30°C沖擊功均值在57J以上，單值在48以上。
【權利要求】
1.一種保障海底管線鋼管接頭綜合性能的多絲埋弧焊焊接工藝，其特征在于，步驟如下: (1)采用熔化極氣體保護焊進行預焊打底；匹配的焊接材料為JM-58，焊絲直徑為.1.6mm ;采用三絲埋弧自動焊完成內、外焊縫的焊接，焊絲選用H08C焊絲和H08E，焊絲直徑Φ4.0/Φ3.2mm，焊劑為SJlOlG ;H08C焊絲匹配SJlOlG焊劑熔敷金屬的力學性能:抗拉強度≥620MPa，屈服強度≥575MPa，伸長率≥27%，_20°C沖擊功≥111J，_40°C沖擊功≥64 ； (2)接頭處開雙面對稱X型坡口，坡口角度在制管生產線允許的范圍內盡可能的小，以提高母材的熔合比，通過母材對焊縫金屬稀釋來保障接頭的綜合性能，故坡口角度選用.60° ?70。，留 8-10mm 鈍邊； (3)施焊前采用機械處理方法將坡口表面清理干凈，去除油污和鐵銹； (4)內焊縫焊絲的選用為I絲和2絲選用H08C焊絲，焊絲直徑為Φ4.0mm，三絲選用H08E焊絲，焊絲直徑為Φ3.2mm ;外焊縫所有焊絲均選用H08C焊絲，I絲和2絲焊絲直徑為Φ 4.0mm, 3焊絲直徑為Φ 3.2mm ; (5)施焊時內焊縫焊接工藝參數為，I絲電流/電壓為:1150A/38-39V，2絲電流/電壓為:800A/39-40V，3絲電流/電壓為:650A/42_44V，焊接速度700?1000mm/min ;施焊時外焊縫焊接工藝參數為，I絲電流/電壓為:1250A/38-39V，2絲電流/電壓為:850A/41_43V，3絲電流/電壓為:750A/43-45V，焊接速度800?1000mm/min。
【文檔編號】B23K33/00GK103433604SQ201310363373
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】陳延清, 郭占山, 張熹, 劉宏, 齊建, 鞠建斌, 張飛虎, 牟淑坤, 董現春, 張楠 申請人:首鋼總公司