一种高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺

摘要

本发明属于高强度管线钢焊接技术领域，是一种高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺，高强管线钢化学组分：C0.04-0.06%，Si0.08-0.10%，Mn1.2-2.0%，Nb+V+Ti+Zr0.09-0.10%，Mo0.2-0.4%，Ni+Cr+Cu0.8-1.2%，P≤0.004%，S≤0.001%，余量为Fe；钢的碳当量Ceq≤0.53％，Pcm≤0.22%；焊丝化学组分：C0.08%，Mn1.75%，Si0.80%，S0.003%，P0.010%，Cu0.138%，Cr0.41%，Mo0.53%，Ni2.22%，Al0.011%，Ti0.05%，V0.015，Zr<0.01%，余量为Fe；埋弧焊采用X型坡口，坡口角度为90°，钝边4.8mm，焊接热输入量是21kJ/cm，焊接电流450-800A，电弧电压32-38V，焊接速度170cm/min，焊接热输入量21kJ/cm。本发明无焊前预热，无焊后热处理，不控制层间温度，焊接接头具有优良的综合性能，焊接接头各区域具有良好的冲击韧性储备及安全富裕度。

说明书

技术领域

本发明属于高强度管线钢焊接技术领域，具体的说是一种高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺，涉及一种高强管线钢X120埋弧焊纵焊缝的焊接工艺。

背景技术

用于运输石油天然气的管线钢，从上世纪70年代开始投入使用X65，80年代X70钢被引入工程建设，90年代末生产出X80钢管，一直到目前研制的X100和X120钢，其强度逐渐发展到1000MPa以上。使用高强和超高强管线钢不仅可以降低建设高压输气管线的成本，而且可以提高输送天然气的效率，节省运行费用，是当前及未来管线钢发展的要求和趋势，这就要求高级管线钢具有良好的焊接性能。

我国自2005年以后出现超高强度管线钢X100/X120的研制报道，2006年10月，宝钢在新投产的5000mm宽厚板轧机上成功试制出超高强度X120管线钢板，目前尚处于设计阶段的西气东输三线主干线拟建设X100/X120级管线钢的试验段。对于目前高强度管线钢X120的焊接，还没一个可供参考的焊接工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提出一种高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺，无焊前预热，无焊后热处理，不控制层间温度，焊接接头具有优良的综合性能和良好的冲击韧性储备。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺，⑴高强管线钢化学组分及重量百分比为：C：0.04-0.06%，Si：0.08-0.10%，Mn：1.2-2.0%，Nb+V+Ti+Zr: 0.09-0.10%，Mo：0.2-0.4%，Ni+Cr+Cu：0.8-1.2%，P≤0.004%，S≤0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质；钢的碳当量Ceq≤0.53％，Pcm≤0.22%；

⑵所用焊丝化学组分及重量百分比为：C：0.08%，Mn：1.75%，Si：0.80%，S：0.003%，P：0.010%，Cu：0.138%，Cr：0.41%，Mo：0.53%，Ni：2.22%，Al：0.011%，Ti：0.05%，V：0.015，Zr<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；

⑶埋弧焊采用X型坡口，坡口角度为90°，钝边4.8mm，在室温环境下焊接，无预热，不控制层间温度，焊接热输入量是21 kJ/cm，焊接电流450-800A，电弧电压32-38V，焊接速度170cm/min，焊接热输入量21kJ/cm。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺，焊丝直径为4mm，选用的焊剂牌号为OK Flux 10.62。

前述的高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺，焊剂烘焙制度为350℃×2h。

前述的高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺，对厚度为12.7mm+12.7mm组合钢管埋弧焊纵焊对接接头采用内外三丝埋弧焊，一次成型。

焊接预热温度及层间温度的设定：为了满足管线钢实际现场焊接效率的要求，在进行高级管线钢设计时已经考虑了其焊接性能。通常用碳当量参数Ceq、Pcm来衡量其焊接性能。高级别管线钢都有较好的碳当量值，在焊接工艺适当时，能够避免产生较大的焊接缺陷，满足相关的性能指标要求。因此不进行预热及不控制层间温度，也未发现其存在焊接缺陷，对焊接接头进行显微观察也未发现显微缺陷。

焊接材料的设定：在选用焊接材料时，首先考虑的是焊缝金属的强度和-30℃冲击韧性与基材匹配，本发明的焊丝配烧结焊剂OK Flux 10.62，形成的焊缝金属纯净度高，且焊缝组织以细小的针状铁素体为主，强韧性兼具；所选用埋弧焊丝配焊剂OK Flux 10.62熔敷金属的力学性能：抗拉强度Rm≥940MPa，屈服强度Rp0.2≥890MPa，延伸率A≥15％，-40℃冲击功AKv≥47J。

焊接热输入量的设定：由于焊接热输入量变化将影响焊接热循环过程，由此将对焊接接头焊缝金属和热影响区的组织和力学性能带来影响。通过本发明的焊丝，当焊接线能量输入为21 kJ/cm时，焊接接头热影响区的各项性能均能满足其性能指标要求。

本发明的有益效果是：本发明能解决埋弧焊焊接工艺与匹配材料问题，无焊前预热，无焊后热处理，不控制层间温度，采用本发明方法焊接X120管钢，焊接接头具有优良的综合性能，焊接接头各区域具有良好的冲击韧性储备及安全富裕度。本发明实现了管线用钢X120钢管纵焊的对接，采用三丝埋弧工艺焊接，接头表面成型良好，具有优良的综合力学性能，焊缝及焊接热影响区具有良好的冲击韧性，能满足X120级别管线钢的性能指标要求。

具体实施方式

实施例1

本实施例为一种高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺，⑴高强管线钢化学组分及重量百分比为：C：0.04%，Si：0.08%，Mn：1.90%，Nb+V+Ti+Zr: 0.09%，Mo：0.2%，Ni+Cr+Cu：0.8%，P：0.004%，S：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质；钢的碳当量Ceq：0.53％，Pcm：0.22%；

⑵所用焊丝化学组分及重量百分比为：C：0.08%，Mn：1.75%，Si：0.80%，S：0.003%，P：0.010%，Cu：0.138%，Cr：0.41%，Mo：0.53%，Ni：2.22%，Al：0.011%，Ti：0.05%，V：0.015，Zr<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；焊丝直径为4mm，选用的焊剂牌号为OK Flux 10.62；焊剂烘焙制度为350℃×2h；

⑶埋弧焊采用X型坡口，坡口角度为90°，钝边4.8mm，在室温环境下焊接，无预热，不控制层间温度，焊接热输入量是21 kJ/cm，焊接电流450A，电弧电压32V，焊接速度170cm/min，焊接热输入量21kJ/cm。

对厚度为12.7mm+12.7mm组合钢管埋弧焊纵焊对接接头采用内外三丝埋弧焊，一次成型。

实施例2

本实施例为一种高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺，⑴高强管线钢化学组分及重量百分比为：C：0.05%，Si：0.09%，Mn：1.80%，Nb+V+Ti+Zr: 0.095%，Mo：0.3%，Ni+Cr+Cu：1.0%，P：0.003%，S：0.0009%，余量为Fe和不可避免的杂质；钢的碳当量Ceq：0.50％，Pcm：0.21%；

⑵所用焊丝化学组分及重量百分比为：C：0.08%，Mn：1.75%，Si：0.80%，S：0.003%，P：0.010%，Cu：0.138%，Cr：0.41%，Mo：0.53%，Ni：2.22%，Al：0.011%，Ti：0.05%，V：0.015，Zr<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；焊丝直径为4mm，选用的焊剂牌号为OK Flux 10.62；焊剂烘焙制度为350℃×2h；

⑶埋弧焊采用X型坡口，坡口角度为90°，钝边4.8mm，在室温环境下焊接，无预热，不控制层间温度，焊接热输入量是21 kJ/cm，焊接电流600A，电弧电压35V，焊接速度170cm/min，焊接热输入量21kJ/cm。

对厚度为12.7mm+12.7mm组合钢管埋弧焊纵焊对接接头采用内外三丝埋弧焊，一次成型。

实施例3

本实施例为一种高强管线钢埋弧焊纵焊缝的焊接工艺，⑴高强管线钢化学组分及重量百分比为：C： 0.06%，Si： 0.10%，Mn： 1.60%，Nb+V+Ti+Zr: 0.10%，Mo：0.4%，Ni+Cr+Cu：1.2%，P：0.002%，S：0.0005%，余量为Fe和不可避免的杂质；钢的碳当量Ceq：0.51％，Pcm：0.21%；

⑵所用焊丝化学组分及重量百分比为：C：0.08%，Mn：1.75%，Si：0.80%，S：0.003%，P：0.010%，Cu：0.138%，Cr：0.41%，Mo：0.53%，Ni：2.22%，Al：0.011%，Ti：0.05%，V：0.015，Zr<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；焊丝直径为4mm，选用的焊剂牌号为OK Flux 10.62；焊剂烘焙制度为350℃×2h；

⑶埋弧焊采用X型坡口，坡口角度为90°，钝边4.8mm，在室温环境下焊接，无预热，不控制层间温度，焊接热输入量是21 kJ/cm，焊接电流800A，电弧电压38V，焊接速度170cm/min，焊接热输入量21kJ/cm。

对厚度为12.7mm+12.7mm组合钢管埋弧焊纵焊对接接头采用内外三丝埋弧焊，一次成型。

实施例的焊接接头的冲击韧性试验结果如下表：

表1

 由表1可知，通过采用本发明的焊接工艺，焊接X120钢板焊接接头各区域具有良好的冲击韧性储备及安全富裕度。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。