專利名稱：一種k65耐低溫?zé)犰袕澒苣腹苌a(chǎn)的焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種埋弧焊熱煨彎管母管的焊接方法，屬于大口徑鋼管焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種K65耐低溫直縫埋弧焊熱煨彎管母管的焊接工藝。
背景技術(shù)：
隨著油氣資源勘探開發(fā)向邊遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)展，高寒地區(qū)輸送管線的建設(shè)成為熱點(diǎn)。過去，高寒地區(qū)的油氣管道一直采取大口徑、低壓力的技術(shù)路線，最高輸送壓力低于9.8MPa，主要采用K60級(jí)鋼管。近年來，由于國際油氣管道技術(shù)發(fā)展取得的重大進(jìn)展，這類地區(qū)油氣管道建設(shè)也在向更高壓力、更大輸送量發(fā)展，單管輸氣量將達(dá)到450-500億m3/a的水平，代表了高寒地區(qū)油氣輸送管道發(fā)展的方向。由于這些管道均為大輸量長(zhǎng)輸管道，同時(shí)具有鋼管強(qiáng)度高、壁厚大、低溫韌性要求高的特點(diǎn)，對(duì)鋼管焊縫的力學(xué)性能提出了很高的要求，這給熱煨彎管的加工帶來了挑戰(zhàn)，要求焊縫在熱處理后，強(qiáng)度不發(fā)生明顯的降低，有足夠的低溫沖擊韌性。具體表現(xiàn)在:
為了確保彎管在極地或高寒地區(qū)的安全使用，要求其CVN試驗(yàn)溫度為_40°C，焊縫的吸收能量平均值最低要求為60J，單個(gè)最小值要求為50J。以鋼級(jí)K65為代表的大口徑、大壁厚、高鋼級(jí)、抗低溫彎管，代表著俄羅斯乃至世界油氣輸送管道用彎管的先進(jìn)水平，其焊縫優(yōu)越低溫韌性性能的獲得，將縮小與德國等先進(jìn)管道國家的差距，提高我國參與國際管道彎管產(chǎn)品供應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技·術(shù)問題是提供一種K65耐低溫?zé)犰袕澒苣腹苌a(chǎn)的焊接工藝，按照強(qiáng)度過匹配原則，通過優(yōu)選焊接材料，確保焊縫具有稍高于母材的強(qiáng)度及良好的韌性，從而使制成彎管后焊接接頭的低溫沖擊韌性保持在較高的水平。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種K65耐低溫?zé)犰袕澒苣腹苌a(chǎn)的焊接工藝，其特征在于所述的焊接工藝過程為:
1)預(yù)焊:JC0成型后，通過調(diào)整合縫預(yù)焊機(jī)壓輥的位置，保證錯(cuò)邊、縫隙尺寸符合要求，同時(shí)采用氣體保護(hù)焊接方式進(jìn)行焊接；
2)內(nèi)焊:采用混合四絲埋弧自動(dòng)焊在鋼管內(nèi)側(cè)焊接坡口進(jìn)行焊接，第一、三絲為HOSMn系列焊絲，第二、四絲為SANi3焊絲，第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流；鋼管焊接工藝參數(shù)為:第一絲電流1=900 1000A，電壓U=32 36V ;第二絲電流1=750 850A，電壓U=36 40V ;第三絲電流1=650 750A，電壓U=38 42V ;第四絲電流1=550 650A，電壓U=40 44V ;焊絲間距d=30 35mm,焊接速度V=IlO 150cm/min ；
3)外焊:采用混合四絲埋弧自動(dòng)焊在鋼管外側(cè)焊接坡口進(jìn)行焊接，第一、三絲為HOSMn系列焊絲，第二、四絲為SANi3焊絲，第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流；鋼管焊接工藝參數(shù)為:第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流；鋼管焊接工藝參數(shù)為:第一絲電流1=1050 1150A，電壓U=32 36V ;第二絲電流1=850 950A，電壓U=36 40V ;第三絲電流1=650 750A，電壓U=38 42V ;第四絲電流1=550 650A，電壓U=40 44V ;焊絲間距d=30 35mm,焊接速度 V=130 160cm/min。所述上述焊接工藝中焊縫化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為C 0.04 0.05%、Mn 1.60
1.8%、S 0.003 0.004%、P 0.008 0.01%、Nb 0.04 0.08%、V 0.002 0.004%、Ti0.007 0.02%、Ni0.2 0.7%,Cr 0.1 0.25%、Mo 0.007 0.15%,Cu 0.1 0.15%、A10.02 0.04%, N 0.005 0.015%, B 0.0001 0.0004%, Ceq 0.38 0.45,Pcm 0.16-0.17,
所述焊縫的顯微組織為針狀鐵素體為主的組織。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
(1)按照強(qiáng)度過匹配原則，通過優(yōu)選焊接材料，確保焊縫具有稍高于母材的強(qiáng)度及良好的韌性；
(2)采用混合焊絲，第一、三絲為HOSMn系列焊絲，第二、四絲為SANi3焊絲，利用H08MnMoTiB焊絲中的T1、B元素充分細(xì)化晶粒，提高焊縫沖擊韌性；利用SANi3焊絲中的Ni提高低溫韌性及彎管回火過程中的組織穩(wěn)定性，從而使制成彎管后焊接接頭的低溫沖擊韌性保持在較高的水平；
(3)確定焊接參數(shù)時(shí)，充分考慮四絲焊中各絲的作用，合理設(shè)定各絲電流、電壓、角度、焊絲間距及焊接速度，使焊縫獲得合適熔透深度和良好的形貌。焊縫最終獲得以針狀鐵素體為主的、具有良好強(qiáng)韌性的組織，解決了鋼管焊縫在焊接及彎管回火過程中韌性嚴(yán)重降低的問題；
(4)通過嚴(yán)格的技術(shù)控制，使最終鋼管焊縫的各項(xiàng)性能完全符合高寒地區(qū)用K65彎管焊縫性能的各項(xiàng)要求。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用K65控軋鋼板進(jìn)行直縫埋弧焊熱煨彎管母管的制造，母管的制造工藝過程包括銑邊、預(yù)彎邊、JCO成型、預(yù)焊、內(nèi)焊、外焊、第一次超聲波檢查、第一次X射線檢查、機(jī)械擴(kuò)徑、水壓試驗(yàn)、倒棱、坡口加工、第二次超聲波檢查、第二次X射線檢查、管端磁粉檢查和外觀質(zhì)量檢查。其中:內(nèi)焊采用四絲埋弧自動(dòng)焊在鋼管內(nèi)側(cè)焊接坡口進(jìn)行焊接，第一、三絲為HOSMn系列焊絲，第二、四絲為SANi3焊絲，第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流。外焊采用混合四絲埋弧自動(dòng)焊在鋼管外側(cè)焊接坡口進(jìn)行焊接，第一、三絲為HOSMn系列焊絲，第二、四絲為SANi3焊絲，第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流。本發(fā)明通過優(yōu)選焊接材料，確保焊縫具有稍高于母材的強(qiáng)度及良好的韌性，使鋼管焊縫的各項(xiàng)性能完全符合高寒地區(qū)用K65彎管焊縫性能的各項(xiàng)要求。實(shí)施例1:
采用寬度為4355mm、厚度為25.7mm的K65控軋鋼板進(jìn)行直徑為Φ 1422直縫埋弧焊彎管母管的制造，焊接工藝過程如下:
預(yù)焊:鋼板經(jīng)JC O成型后，將鋼管通過軌道送入合縫預(yù)焊機(jī)，通過調(diào)整合縫預(yù)焊機(jī)壓輥的位置，使成型后的鋼管的焊接坡口良好的匹配在一起，采用氣體保護(hù)焊接方式進(jìn)行焊接。內(nèi)焊:采用混合四絲埋弧自動(dòng)焊在鋼管內(nèi)側(cè)焊接坡口進(jìn)行焊接，第一、三絲為HOSMn系列焊絲，第二、四絲為SANi3焊絲，第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流。焊接工藝參數(shù)為:第一絲電流1150A、電壓34V，第二絲電流950A、電壓38V，第三絲電流800A、電壓40V，第四絲電流700A、電壓42V，焊絲間距為33mm，焊接速度為135mm/min。外焊:采用混合四絲埋弧自動(dòng)焊在鋼管外側(cè)焊接坡口進(jìn)行焊接，第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流。焊接工藝參數(shù)為:第一絲電流950A、電壓32V，第二絲電流800A、電壓38V，第三絲電流700A、電壓40V，第四絲電流600A、電壓42V，焊絲間距為33mm，焊接速度為 150mm/mino上述焊接工藝中焊縫化學(xué)成分的平均質(zhì)量百分比為C 0.04%、Mn 1.60%、Si0.28%、S 0.004%、P 0.011%、Ni 0.65%、Mo 0.067%、V 0.003%、Ti 0.013%、Al 0.018%、Nb0.048%, N 0.008%、Cu 0.115%、Cr 0.168%、B 0.0005%、Ceq 0.41, Pcm 0.16，焊縫的顯微組
織為針狀鐵素體為主的組織。利用本發(fā)明的技術(shù)制造的K65直縫埋弧焊彎管母管，經(jīng)彎制成型之后，進(jìn)行淬火+回火熱處理，主要工藝參數(shù)為:淬火加熱溫度1070°C 1080°C，冷卻水壓0.20Mpa，推進(jìn)速度32.5mm/min,回火溫度500°C 600°C，回火時(shí)間為管壁厚的毫米數(shù)X (2 4)分鐘/毫米，保溫時(shí)間50 90分鐘。表I給出的是本實(shí)施例的彎管實(shí)物焊縫的理化性能檢測(cè)結(jié)果，由表可見，加工成彎管后，焊縫達(dá)到了技術(shù)要求。表I彎管焊縫夏比沖擊試驗(yàn)結(jié)果(_40°C)
權(quán)利要求
1.一種K65耐低溫?zé)犰袕澒苣腹苌a(chǎn)的焊接工藝，其特征在于所述的焊接工藝過程為: 1)預(yù)焊=JCO成型后，通過調(diào)整合縫預(yù)焊機(jī)壓輥的位置，保證錯(cuò)邊、縫隙尺寸符合要求，同時(shí)采用氣體保護(hù)焊接方式進(jìn)行焊接； 2)內(nèi)焊:采用混合四絲埋弧自動(dòng)焊在鋼管內(nèi)側(cè)焊接坡口進(jìn)行焊接，第一、三絲為HOSMn系列焊絲，第二、四絲為SANi3焊絲，第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流；鋼管焊接工藝參數(shù)為:第一絲電流1=900 1000A，電壓U=32 36V ;第二絲電流1=750 850A，電壓U=36 40V ;第三絲電流1=650 750A，電壓U=38 42V ;第四絲電流1=550 650A，電壓U=40 44V ;焊絲間距d=30 35mm,焊接速度V=IlO 150cm/min ； 3)外焊:采用混合四絲埋弧自動(dòng)焊在鋼管外側(cè)焊接坡口進(jìn)行焊接，第一、三絲為HOSMn系列焊絲，第二、四絲為SANi3焊絲，第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流；鋼管焊接工藝參數(shù)為:第一絲采用直流反接，第二至四絲為交流；鋼管焊接工藝參數(shù)為:第一絲電流1=1050 1150A，電壓U=32 36V ;第二絲電流1=850 950A，電壓U=36 40V ;第三絲電流1=650 750A，電壓U=38 42V ;第四絲電流1=550 650A，電壓U=40 44V ;焊絲間距d=30 35mm,焊接速度 V=130 160cm/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種K65耐低溫?zé)犰袕澒苣腹苌a(chǎn)的焊接工藝，其特征在于所述上述焊接工藝中焊縫化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為C 0.04 0.05%、Mn 1.60 1.8%、S 0.003 0.00 4%、P 0.008 0.01%、Nb 0.04 0.08%、V 0.002 0.004%、Ti0.007 .0.02%、Ni0.2 0.7%、Cr 0.1 0.25%、Mo 0.007 0.15%、Cu 0.1 0.15%、Al 0.02 .0.04%、N 0.005 0.015%、B 0.0001 0.0004%、Ceq 0.38 0.45、Pcm 0.16-0.17，所述焊縫的顯微組織為針狀鐵素體為主的組織。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種K65耐低溫?zé)犰袕澒苣腹苌a(chǎn)的焊接工藝，屬于大口徑鋼管焊接技術(shù)領(lǐng)域，該焊接工藝包括預(yù)焊、內(nèi)焊和外焊，通過優(yōu)選焊接材料，在焊接過程中采用混合焊絲，第一、三絲為H08Mn系列焊絲，第二、四絲為SANi3焊絲，利用HO8MnMoTiB焊絲中的Ti、B元素充分細(xì)化晶粒，提高焊縫沖擊韌性；利用SANi3焊絲中的Ni提高低溫韌性及彎管回火過程中的組織穩(wěn)定性，從而使制成彎管后焊接接頭的低溫沖擊韌性保持在較高的水平，使鋼管焊縫的各項(xiàng)性能完全符合高寒地區(qū)用K65彎管焊縫性能的各項(xiàng)要求。
文檔編號(hào)B23K9/16GK103240512SQ201310174568
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月13日
發(fā)明者韓秀林, 閔祥玲, 李國鵬, 楊瑋瑋, 張麗娜, 王強(qiáng), 陳小偉, 郭振其, 彭立山, 徐斌, 白學(xué)偉, 孫磊 申請(qǐng)人:中國石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司, 河北華油鋼管設(shè)計(jì)研究院有限公司, 巨龍鋼管有限公司