[发明专利]保障海底管线钢管接头综合性能的多丝埋弧焊焊接工艺

说明书

技术领域

本发明属于管线钢焊接技术领域，特别是提供了一种保障海底管线钢管接头综合性能的多丝埋弧焊焊接工艺，适用于28.8mmX65MS海底管线钢的焊接。

背景技术

管线运输是长距离输送石油和天然气最经济、合理的运输方式。海底管线管作为管线钢管中的一种,主要是供酸性环境服役的海底管线、陆上地面集输管线用钢管。由于工作环境的特殊性，要求其具有高强度、高的低温止裂韧性以及良好的焊接性．对特殊地区的管线钢管还要求其具有抗H2S腐蚀及抗大应变的能力。对钢管接头各项机械性能的要求更为严格，例如国外某条海底管线钢选用28.8mm的X65MS管线钢，要求钢管接头的抗拉强度≥530MPa，焊缝金属、熔合线、焊接热影响区-30℃冲击吸收功均值≥45J，单值≥38J，焊接接头各部位的维氏硬度HV10≤248。

此条管线钢的管径为Φ813mm，钢管最大壁厚为28.8mm，厚径比大为0.0354，属于厚径比大的埋弧焊管，不仅钢管成型难度大，同时增加了制管焊接的难度。国内制管厂用于制管的埋弧焊丝主要有焊接X70及以下级别管线钢的H08C焊丝（H08MnMoTiB）和焊接X70管线钢的BGH06H1，以及由H08C演变的其他埋弧焊丝。H08C焊丝匹配SJ101G焊剂焊缝金属具有优良的综合性能，不仅具有较高的抗拉强度和良好的低温韧性，而且还具有良好抗H2S腐蚀和氢致开裂性能，因此用户在制管过程中选用H08C焊丝匹配SJ101G焊接X65MS。在焊接评定过程中，钢管接头强度、冷弯、冲击性能满足工程的技术要求，但内焊缝硬度超过了工程技术要求的248。为了降低内焊缝的硬度，提高焊接热输入后，接头硬度满足了技术要求，但焊缝金属和熔合线的冲击韧性显著下降，而且冲击吸收功的离散度加大。

因此，通过优化坡口角度和焊材的不同匹配提出了一种满足厚径比为0.0354海底管线对钢管焊接接头综合性能有苛刻要求的多丝埋弧焊工艺，具有着重要的工程实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保障海底管线钢管接头综合性能的多丝埋弧焊焊接工艺，解决了28.8mmX65MS管线钢在制管过程中焊缝金属和熔合线冲击功和接头硬度不能满足工程技术要求的问题；而且经济、简便、易行，有利于推广。

由于海底管管工作环境的特殊性，要求其管线钢用钢不仅具有高强度、高的低温止裂韧性以及良好的焊接性．对特殊地区的管线钢还要求其具有抗H2S腐蚀及抗大应变的能力。对钢管接头各项机械性能的要求更为严格，要求钢管接头的抗拉强度≥530MPa，焊缝金属、熔合线、焊接热影响区-30℃冲击吸收功均值≥45J，单值≥38J，焊接接头各部位的维氏硬度HV10≤248。本发明要解决的问题是通过优化坡口角度和焊材的不同匹配提出了一种经济、简便、易行，满足厚径比为0.0354海底管线对钢管焊接接头综合性能苛刻要求多丝埋弧焊工艺。具体工艺步骤如下：

(1) 采用熔化极气体保护焊进行预焊打底；匹配的焊接材料为JM-58，焊丝直径为1.6mm；采用三丝埋弧自动焊完成内、外焊缝的焊接，焊丝选用H08C焊丝和H08E，焊丝直径Φ4.0/Φ3.2mm，焊剂为SJ101G。H08C焊丝匹配SJ101G焊剂熔敷金属的力学性能：抗拉强度≥620MPa，屈服强度≥575MPa，伸长率≥27％，-20℃冲击功≥111J，-40℃冲击功≥64 J；

(2) 接头处开双面对称X型坡口，坡口角度在制管生产线允许的范围内尽可能的小，以提高母材的熔合比，通过母材对焊缝金属稀释来保障接头的综合性能，故坡口角度选用60°～70°，留8-10mm钝边；

(3) 施焊前采用机械处理方法将坡口表面清理干净，去除油污和铁锈；

(4) 内焊缝焊丝的选用为1丝和2丝选用H08C焊丝，焊丝直径为Φ4.0mm，3丝选用H08E焊丝，焊丝直径为Φ3.2mm；外焊缝所有焊丝均选用H08C焊丝，1丝和2丝焊丝直径为Φ4.0mm，3焊丝直径为Φ3.2mm；

（5）施焊时内焊缝焊接工艺参数为，1丝电流/电压为：1150A/38-39V，2丝电流/电压为：800A/39-40V，3丝电流/电压为：650A/42-44V，焊接速度700～1000mm/min；施焊时外焊缝焊接工艺参数为，1丝电流/电压为：1250A/38-39V，2丝电流/电压为：850A/41-43V，3丝电流/电压为：750A/43-45V，焊接速度800～1000mm/min。