一种降低X80管线钢焊接冷裂敏感性的工艺

摘要

本发明涉及管道焊接技术领域，特别是涉及一种降低X80管线钢焊接冷裂敏感性的工艺，包括预热、焊接和焊后热处理步骤。采用较高的预热温度以减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，同时也减少焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了焊接接头的抗裂性。焊后立即进行热处理，先高温加热后缓慢冷却并保温，以消除焊后残余应力，促使残余氢的扩散外溢。这样可以减少由于拘束应力和淬硬组织造成的冷裂纹。

说明书

技术领域

本发明涉及管道焊接技术领域，特别是涉及一种降低X80管线钢焊接冷裂敏感性的工艺。

背景技术

随着石油工业的发展，管道输送油气以其安全、经济、高效而飞速发展，随着天然气输送压力的增高管线钢的钢级也随着升高。X80管线钢已在西气东输支线工程试验段小规模成功应用，下一步计划在天然气长输管道工程上大量使用。X80是一种超低碳、微合金高强钢，是一种性能优良的管线钢材料有良好的应用前景。然而，由于高钢级管线钢从成分设计到组织状态相对于低钢级管线钢有较大差异，其焊接应用技术相对不成熟，其中最容易产生的缺陷是焊接冷裂纹。冷裂纹的存在会导致构件的破坏，进而引起各种事故的发生。西气东输管道的安全运行关系着国家经济命脉，一旦发生事故，不仅会给国计民生带来巨大的损失，还会给社会和生态环境造成极其严重的影响。因此深入研究高钢级管线钢冷裂纹的形成机理，在焊接过程中选用合适的焊接工艺来防止冷裂纹的产生是高钢级管线钢焊接领域中一项重要的任务。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低X80管线钢焊接冷裂敏感性的工艺，以解决现有技术中由于焊接工艺制定不佳造成的产生冷裂纹的技术问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种降低X80管线钢焊接冷裂敏感性的工艺，包括以下步骤：

步骤1，预热：

将预热温度设定在120℃~150℃，预热宽度设定在130mm~160mm，并延长焊缝两侧的保温时间；

步骤2，焊接：

采用焊条电弧焊根焊与自保护药芯焊丝半自动焊填充盖面相配合的方法进行对接环焊，分别进行根部焊、填充焊和盖面焊；

步骤3，焊后热处理：

焊接完成后立即对焊缝进行局部焊后热处理，先高温加热到600℃然后缓慢冷却到200℃保温4小时。

所述对接环焊采用V型坡口，坡口角度为55°~65°，钝边高度为1.2mm~1.5mm，对口间隙为2.5mm~3mm。

所述对接环焊先进行根部焊1层，然后填充焊4层，最后盖面焊1层。

进行所述根部焊和填充焊时，焊条直径Ф1.2mm，焊接的电流为100A~120A，电压18V~22V，焊接速度为16cm/min~22cm/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是采用较高的预热温度以减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，同时也减少焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了焊接接头的抗裂性。较高的预热温度可以减少焊接区域与被焊工件之间的温度差，一方面降低了焊接应力，另一方面，降低了焊接应变速率。焊后立即进行热处理，先高温加热后缓慢冷却并保温，以消除焊后残余应力，促使残余氢的扩散外溢。这样可以减少由于拘束应力和淬硬组织造成的冷裂纹。

具体实施方式

本发明的实施例选用管径为Ф1016mm，管壁厚度为18.4mm的X80管线钢。

实施例1

选择采用V型坡口，坡口角度55°，钝边高度1.2mm，对口间隙2.5mm。预热温度设定在120℃，预热宽度设定在130mm，并延长焊缝两侧的保温时间，用以增加保温厚度。采用低氢型焊条进行根部焊，采用自保护药芯焊丝进行填充焊和盖面焊。进行根部焊和填充焊时，电流为100A，电压为18V，焊接速度为16cm/min。进行盖面焊时，电流为120A，电压为18V，焊接速度为5cm/min。焊接完成后立即对焊缝进行局部焊后热处理，先高温加热到600℃，然后缓慢冷却到200℃保温4小时。

实施例2

选择采用V型坡口，坡口角度60°，钝边高度1.5mm，对口间隙3mm。预热温度设定在140℃，预热宽度设定在150mm，并延长焊缝两侧的保温时间，用以增加保温厚度。采用低氢型焊条进行根部焊，采用自保护药芯焊丝进行填充焊和盖面焊。进行根部焊和填充焊时，电流为110A，电压为20V，焊接速度为18cm/min。进行盖面焊时，电流为130A，电压为20V，焊接速度为8cm/min。焊接完成后立即对焊缝进行局部焊后热处理，先高温加热到600℃，然后缓慢冷却到200℃保温4小时。

实施例3

选择采用V型坡口，坡口角度65°，钝边高度1.5mm，对口间隙3mm。预热温度设定在150℃，预热宽度设定在160mm，并延长焊缝两侧的保温时间，用以增加保温厚度。采用低氢型焊条进行根部焊，采用自保护药芯焊丝进行填充焊和盖面焊。进行根部焊和填充焊时，电流为120A，电压为22V，焊接速度为22cm/min。进行盖面焊时，电流为140A，电压为22V，焊接速度为12cm/min。焊接完成后立即对焊缝进行局部焊后热处理，先高温加热到600℃，然后缓慢冷却到200℃保温4小时。

参照GB4675.1斜Y型坡口焊接裂纹试验方法，对上述三例进行裂纹率检测，检测裂纹可用肉眼和放大镜来观察焊接接头的表面和断面上是否存在裂纹。检测结果表明，裂纹率仅为0.8%~4.5%，远低于传统的焊接工艺16%~35%裂纹率的焊接结果，完全满足西气东输工程用X80等级管线钢焊接标准的要求。 

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。