專利名稱：一種高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高強(qiáng)度管線鋼焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，涉及一種高強(qiáng)管線鋼X120埋弧焊縱焊縫的焊接工藝。
背景技術(shù)：
用于運(yùn)輸石油天然氣的管線鋼，從上世紀(jì)70年代開始投入使用)(65，80年代X70鋼被引入工程建設(shè)，90年代末生產(chǎn)出X80鋼管，一直到目前研制的XlOO和X120鋼，其強(qiáng)度逐漸發(fā)展到IOOOMPa以上。使用高強(qiáng)和超高強(qiáng)管線鋼不僅可以降低建設(shè)高壓輸氣管線的成本，而且可以提高輸送天然氣的效率，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，是當(dāng)前及未來(lái)管線鋼發(fā)展的要求和趨勢(shì)，這就要求高級(jí)管線鋼具有良好的焊接性能。我國(guó)自2005年以后出現(xiàn)超高強(qiáng)度管線鋼X100/X120的研制報(bào)道，2006年10月，寶鋼在新投產(chǎn)的5000mm寬厚板軋機(jī)上成功試制出超高強(qiáng)度X120管線鋼板，目前尚處于設(shè)計(jì)階段的西氣東輸三線主干線擬建設(shè)X100/X120級(jí)管線鋼的試驗(yàn)段。對(duì)于目前高強(qiáng)度管線鋼X120的焊接，還沒(méi)一個(gè)可供參考的焊接工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，無(wú)焊前預(yù)熱，無(wú)焊后熱處理，不控制層間溫度，焊接接頭具有優(yōu)良的綜合性能和良好的沖擊韌性儲(chǔ)備。本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是
一種高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，⑴高強(qiáng)管線鋼化學(xué)組分及重量百分比為C0. 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彡0. 004%, S彡0. 001%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；鋼的碳當(dāng)量Ceq 彡 0. 53%, Pcm 彡 0. 22% ；
⑵所用焊絲化學(xué)組分及重量百分比為: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%，余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)；
⑶埋弧焊采用X型坡口，坡口角度為90°，鈍邊4. 8mm,在室溫環(huán)境下焊接，無(wú)預(yù)熱，不控制層間溫度，焊接熱輸入量是21 kj/cm，焊接電流450-800A，電弧電壓32-38V，焊接速度170cm/min，焊接熱輸入量21kJ/cm。本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是
前述的高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，焊絲直徑為4mm，選用的焊劑牌號(hào)為OKFlux 10.62。前述的高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，焊劑烘焙制度為350°C X !。前述的高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，對(duì)厚度為12. 7mm+12. 7mm組合鋼管埋弧焊縱焊對(duì)接接頭采用內(nèi)外三絲埋弧焊，一次成型。
焊接預(yù)熱溫度及層間溫度的設(shè)定為了滿足管線鋼實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)焊接效率的要求，在進(jìn)行高級(jí)管線鋼設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了其焊接性能。通常用碳當(dāng)量參數(shù)Ceq、Pcm來(lái)衡量其焊接性能。高級(jí)別管線鋼都有較好的碳當(dāng)量值，在焊接工藝適當(dāng)時(shí)，能夠避免產(chǎn)生較大的焊接缺陷，滿足相關(guān)的性能指標(biāo)要求。因此不進(jìn)行預(yù)熱及不控制層間溫度，也未發(fā)現(xiàn)其存在焊接缺陷，對(duì)焊接接頭進(jìn)行顯微觀察也未發(fā)現(xiàn)顯微缺陷。焊接材料的設(shè)定在選用焊接材料時(shí)，首先考慮的是焊縫金屬的強(qiáng)度和-30°C沖擊韌性與基材匹配，本發(fā)明的焊絲配燒結(jié)焊劑OK Flux 10. 62，形成的焊縫金屬純凈度高，且焊縫組織以細(xì)小的針狀鐵素體為主，強(qiáng)韌性兼具；所選用埋弧焊絲配焊劑OK Flux10. 62熔敷金屬的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度Rm彡940MPa,屈服強(qiáng)度RpO. 2彡890MPa,延伸率A 彡 15%，-40°C沖擊功 AKv 彡 47J。焊接熱輸入量的設(shè)定由于焊接熱輸入量變化將影響焊接熱循環(huán)過(guò)程，由此將對(duì)焊接接頭焊縫金屬和熱影響區(qū)的組織和力學(xué)性能帶來(lái)影響。通過(guò)本發(fā)明的焊絲，當(dāng)焊接線能量輸入為21 kj/cm時(shí)，焊接接頭熱影響區(qū)的各項(xiàng)性能均能滿足其性能指標(biāo)要求。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明能解決埋弧焊焊接工藝與匹配材料問(wèn)題，無(wú)焊前預(yù)熱，無(wú)焊后熱處理，不控制層間溫度，采用本發(fā)明方法焊接X(jué)120管鋼，焊接接頭具有優(yōu)良的綜合性能，焊接接頭各區(qū)域具有良好的沖擊韌性儲(chǔ)備及安全富裕度。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了管線用鋼X120鋼管縱焊的對(duì)接，采用三絲埋弧工藝焊接，接頭表面成型良好，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，焊縫及焊接熱影響區(qū)具有良好的沖擊韌性，能滿足X120級(jí)別管線鋼的性能指標(biāo)要求。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
本實(shí)施例為一種高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，⑴高強(qiáng)管線鋼化學(xué)組分及重量百分比為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%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；鋼的碳當(dāng)量Ceq :0. 53%, Pcm :0. 22% ；⑵所用焊絲化學(xué)組分及重量百分比為: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%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；焊絲直徑為4mm，選用的焊劑牌號(hào)為OK Flux10. 62 ；焊劑烘焙制度為3500C X2h ；
⑶埋弧焊采用X型坡口，坡口角度為90 °，鈍邊4. 8mm,在室溫環(huán)境下焊接，無(wú)預(yù)熱，不控制層間溫度，焊接熱輸入量是21 kJ/cm，焊接電流450A，電弧電壓32V，焊接速度170cm/min，焊接熱輸入量21kJ/cm。對(duì)厚度為12. 7mm+12. 7mm組合鋼管埋弧焊縱焊對(duì)接接頭采用內(nèi)外三絲埋弧焊，一次成型。實(shí)施例2
本實(shí)施例為一種高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，⑴高強(qiáng)管線鋼化學(xué)組分及重量百分比為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%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；鋼的碳當(dāng)量Ceq :0. 50%, Pcm 0. 21% ；⑵所用焊絲化學(xué)組分及重量百分比為: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%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；焊絲直徑為4mm，選用的焊劑牌號(hào)為OK Flux10. 62 ；焊劑烘焙制度為3500C X2h ；
⑶埋弧焊采用X型坡口，坡口角度為90 °，鈍邊4. 8mm,在室溫環(huán)境下焊接，無(wú)預(yù)熱，不控制層間溫度，焊接熱輸入量是21 kj/cm，焊接電流600A，電弧電壓35V，焊接速度170cm/min，焊接熱輸入量21kJ/cm。對(duì)厚度為12. 7mm+12. 7mm組合鋼管埋弧焊縱焊對(duì)接接頭采用內(nèi)外三絲埋弧焊，一次成型。實(shí)施例3
本實(shí)施例為一種高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，⑴高強(qiáng)管線鋼化學(xué)組分及重量百分比為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%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；鋼的碳當(dāng)量Ceq :0. 51%, Pcm 0. 21% ；
⑵所用焊絲化學(xué)組分及重量百分比為: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. 015，01%，余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)；焊絲直徑為4mm，選用的焊劑牌號(hào)為OK Flux10. 62 ；焊劑烘焙制度為3500C X2h ；
⑶埋弧焊采用X型坡口，坡口角度為90°，鈍邊4. 8mm，在室溫環(huán)境下焊接，無(wú)預(yù)熱，不控制層間溫度，焊接熱輸入量是21 kJ/cm，焊接電流800A，電弧電壓38V，焊接速度170cm/min，焊接熱輸入量21kJ/cm。對(duì)厚度為12. 7mm+12. 7mm組合鋼管埋弧焊縱焊對(duì)接接頭采用內(nèi)外三絲埋弧焊，一次成型。實(shí)施例的焊接接頭的沖擊韌性試驗(yàn)結(jié)果如下表表1
由表1可知，通過(guò)采用本發(fā)明的焊接工藝，焊接X(jué)120鋼板焊接接頭各區(qū)域具有良好的沖擊韌性儲(chǔ)備及安全富裕度。 除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，其特征在于(1)所述高強(qiáng)管線鋼化學(xué)組分及重量百分比為: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 彡 0. 004%,S彡0. 001%，余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)；鋼的碳當(dāng)量Ceq ( 0. 53%, Pcm ( 0. 22% ；⑵所用焊絲化學(xué)組分及重量百分比為: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%，余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)；⑶埋弧焊采用X型坡口，坡口角度為90°，鈍邊4. 8mm,在室溫環(huán)境下焊接，無(wú)預(yù)熱，不控制層間溫度，焊接熱輸入量是21 kj/cm，焊接電流450-800A，電弧電壓32-38V，焊接速度170cm/min，焊接熱輸入量21kJ/cm。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，其特征在于所述焊絲直徑為4mm，選用的焊劑牌號(hào)為OK Flux 10. 62。
3.如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，其特征在于所述焊劑烘焙制度為350°c X !。
4.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，其特征在于對(duì)厚度為.12. 7mm+12. 7mm組合鋼管埋弧焊縱焊對(duì)接接頭采用內(nèi)外三絲埋弧焊，一次成型。
全文摘要
本發(fā)明屬于高強(qiáng)度管線鋼焊接技術(shù)領(lǐng)域，是一種高強(qiáng)管線鋼埋弧焊縱焊縫的焊接工藝，高強(qiáng)管線鋼化學(xué)組分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%，余量為Fe；鋼的碳當(dāng)量Ceq≤0.53％，Pcm≤0.22%；焊絲化學(xué)組分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%，余量為Fe；埋弧焊采用X型坡口，坡口角度為90°，鈍邊4.8mm，焊接熱輸入量是21kJ/cm，焊接電流450-800A，電弧電壓32-38V，焊接速度170cm/min，焊接熱輸入量21kJ/cm。本發(fā)明無(wú)焊前預(yù)熱，無(wú)焊后熱處理，不控制層間溫度，焊接接頭具有優(yōu)良的綜合性能，焊接接頭各區(qū)域具有良好的沖擊韌性儲(chǔ)備及安全富裕度。
文檔編號(hào)B23K9/23GK102380694SQ20111027324
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者吳開明, 尹雨群, 王紅鴻, 趙晉斌, 雷玄威 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司, 武漢科技大學(xué)