专利名称：一种k65耐低温热煨弯管母管生产的焊接工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种埋弧焊热煨弯管母管的焊接方法，属于大口径钢管焊接技术领域，尤其是一种K65耐低温直缝埋弧焊热煨弯管母管的焊接工艺。
背景技术：
随着油气资源勘探开发向边远地区发展，高寒地区输送管线的建设成为热点。过去，高寒地区的油气管道一直采取大口径、低压力的技术路线，最高输送压力低于9.8MPa，主要采用K60级钢管。近年来，由于国际油气管道技术发展取得的重大进展，这类地区油气管道建设也在向更高压力、更大输送量发展，单管输气量将达到450-500亿m3/a的水平，代表了高寒地区油气输送管道发展的方向。由于这些管道均为大输量长输管道，同时具有钢管强度高、壁厚大、低温韧性要求高的特点，对钢管焊缝的力学性能提出了很高的要求，这给热煨弯管的加工带来了挑战，要求焊缝在热处理后，强度不发生明显的降低，有足够的低温冲击韧性。具体表现在:
为了确保弯管在极地或高寒地区的安全使用，要求其CVN试验温度为_40°C，焊缝的吸收能量平均值最低要求为60J，单个最小值要求为50J。以钢级K65为代表的大口径、大壁厚、高钢级、抗低温弯管，代表着俄罗斯乃至世界油气输送管道用弯管的先进水平，其焊缝优越低温韧性性能的获得，将缩小与德国等先进管道国家的差距，提高我国参与国际管道弯管产品供应的竞争力。
发明内容
本发明要解决的技·术问题是提供一种K65耐低温热煨弯管母管生产的焊接工艺，按照强度过匹配原则，通过优选焊接材料，确保焊缝具有稍高于母材的强度及良好的韧性，从而使制成弯管后焊接接头的低温冲击韧性保持在较高的水平。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种K65耐低温热煨弯管母管生产的焊接工艺，其特征在于所述的焊接工艺过程为:
1)预焊:JC0成型后，通过调整合缝预焊机压辊的位置，保证错边、缝隙尺寸符合要求，同时采用气体保护焊接方式进行焊接；
2)内焊:采用混合四丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一、三丝为HOSMn系列焊丝，第二、四丝为SANi3焊丝，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流；钢管焊接工艺参数为:第一丝电流1=900 1000A，电压U=32 36V ;第二丝电流1=750 850A，电压U=36 40V ;第三丝电流1=650 750A，电压U=38 42V ;第四丝电流1=550 650A，电压U=40 44V ;焊丝间距d=30 35mm,焊接速度V=IlO 150cm/min ；
3)外焊:采用混合四丝埋弧自动焊在钢管外侧焊接坡口进行焊接，第一、三丝为HOSMn系列焊丝，第二、四丝为SANi3焊丝，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流；钢管焊接工艺参数为:第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流；钢管焊接工艺参数为:第一丝电流1=1050 1150A，电压U=32 36V ;第二丝电流1=850 950A，电压U=36 40V ;第三丝电流1=650 750A，电压U=38 42V ;第四丝电流1=550 650A，电压U=40 44V ;焊丝间距d=30 35mm,焊接速度 V=130 160cm/min。所述上述焊接工艺中焊缝化学成分的质量百分比为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,
所述焊缝的显微组织为针状铁素体为主的组织。采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
(1)按照强度过匹配原则，通过优选焊接材料，确保焊缝具有稍高于母材的强度及良好的韧性；
(2)采用混合焊丝，第一、三丝为HOSMn系列焊丝，第二、四丝为SANi3焊丝，利用H08MnMoTiB焊丝中的T1、B元素充分细化晶粒，提高焊缝冲击韧性；利用SANi3焊丝中的Ni提高低温韧性及弯管回火过程中的组织稳定性，从而使制成弯管后焊接接头的低温冲击韧性保持在较高的水平；
(3)确定焊接参数时，充分考虑四丝焊中各丝的作用，合理设定各丝电流、电压、角度、焊丝间距及焊接速度，使焊缝获得合适熔透深度和良好的形貌。焊缝最终获得以针状铁素体为主的、具有良好强韧性的组织，解决了钢管焊缝在焊接及弯管回火过程中韧性严重降低的问题；
(4)通过严格的技术控制，使最终钢管焊缝的各项性能完全符合高寒地区用K65弯管焊缝性能的各项要求。
具体实施例方式本发明采用K65控轧钢板进行直缝埋弧焊热煨弯管母管的制造，母管的制造工艺过程包括铣边、预弯边、JCO成型、预焊、内焊、外焊、第一次超声波检查、第一次X射线检查、机械扩径、水压试验、倒棱、坡口加工、第二次超声波检查、第二次X射线检查、管端磁粉检查和外观质量检查。其中:内焊采用四丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一、三丝为HOSMn系列焊丝，第二、四丝为SANi3焊丝，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流。外焊采用混合四丝埋弧自动焊在钢管外侧焊接坡口进行焊接，第一、三丝为HOSMn系列焊丝，第二、四丝为SANi3焊丝，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流。本发明通过优选焊接材料，确保焊缝具有稍高于母材的强度及良好的韧性，使钢管焊缝的各项性能完全符合高寒地区用K65弯管焊缝性能的各项要求。实施例1:
采用宽度为4355mm、厚度为25.7mm的K65控轧钢板进行直径为Φ 1422直缝埋弧焊弯管母管的制造，焊接工艺过程如下:
预焊:钢板经JC O成型后，将钢管通过轨道送入合缝预焊机，通过调整合缝预焊机压辊的位置，使成型后的钢管的焊接坡口良好的匹配在一起，采用气体保护焊接方式进行焊接。内焊:采用混合四丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一、三丝为HOSMn系列焊丝，第二、四丝为SANi3焊丝，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流。焊接工艺参数为:第一丝电流1150A、电压34V，第二丝电流950A、电压38V，第三丝电流800A、电压40V，第四丝电流700A、电压42V，焊丝间距为33mm，焊接速度为135mm/min。外焊:采用混合四丝埋弧自动焊在钢管外侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流。焊接工艺参数为:第一丝电流950A、电压32V，第二丝电流800A、电压38V，第三丝电流700A、电压40V，第四丝电流600A、电压42V，焊丝间距为33mm，焊接速度为 150mm/mino上述焊接工艺中焊缝化学成分的平均质量百分比为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，焊缝的显微组
织为针状铁素体为主的组织。利用本发明的技术制造的K65直缝埋弧焊弯管母管，经弯制成型之后，进行淬火+回火热处理，主要工艺参数为:淬火加热温度1070°C 1080°C，冷却水压0.20Mpa，推进速度32.5mm/min,回火温度500°C 600°C，回火时间为管壁厚的毫米数X (2 4)分钟/毫米，保温时间50 90分钟。表I给出的是本实施例的弯管实物焊缝的理化性能检测结果，由表可见，加工成弯管后，焊缝达到了技术要求。表I弯管焊缝夏比冲击试验结果(_40°C)
权利要求
1.一种K65耐低温热煨弯管母管生产的焊接工艺，其特征在于所述的焊接工艺过程为: 1)预焊=JCO成型后，通过调整合缝预焊机压辊的位置，保证错边、缝隙尺寸符合要求，同时采用气体保护焊接方式进行焊接； 2)内焊:采用混合四丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一、三丝为HOSMn系列焊丝，第二、四丝为SANi3焊丝，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流；钢管焊接工艺参数为:第一丝电流1=900 1000A，电压U=32 36V ;第二丝电流1=750 850A，电压U=36 40V ;第三丝电流1=650 750A，电压U=38 42V ;第四丝电流1=550 650A，电压U=40 44V ;焊丝间距d=30 35mm,焊接速度V=IlO 150cm/min ； 3)外焊:采用混合四丝埋弧自动焊在钢管外侧焊接坡口进行焊接，第一、三丝为HOSMn系列焊丝，第二、四丝为SANi3焊丝，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流；钢管焊接工艺参数为:第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流；钢管焊接工艺参数为:第一丝电流1=1050 1150A，电压U=32 36V ;第二丝电流1=850 950A，电压U=36 40V ;第三丝电流1=650 750A，电压U=38 42V ;第四丝电流1=550 650A，电压U=40 44V ;焊丝间距d=30 35mm,焊接速度 V=130 160cm/min。
2.根据权利要求1所述的一种K65耐低温热煨弯管母管生产的焊接工艺，其特征在于所述上述焊接工艺中焊缝化学成分的质量百分比为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，所述焊缝的显微组织为针状铁素体为主的组织。
全文摘要
本发明公开了一种K65耐低温热煨弯管母管生产的焊接工艺，属于大口径钢管焊接技术领域，该焊接工艺包括预焊、内焊和外焊，通过优选焊接材料，在焊接过程中采用混合焊丝，第一、三丝为H08Mn系列焊丝，第二、四丝为SANi3焊丝，利用HO8MnMoTiB焊丝中的Ti、B元素充分细化晶粒，提高焊缝冲击韧性；利用SANi3焊丝中的Ni提高低温韧性及弯管回火过程中的组织稳定性，从而使制成弯管后焊接接头的低温冲击韧性保持在较高的水平，使钢管焊缝的各项性能完全符合高寒地区用K65弯管焊缝性能的各项要求。
文档编号B23K9/16GK103240512SQ201310174568
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月13日 优先权日2013年5月13日
发明者韩秀林, 闵祥玲, 李国鹏, 杨玮玮, 张丽娜, 王强, 陈小伟, 郭振其, 彭立山, 徐斌, 白学伟, 孙磊 申请人:中国石油集团渤海石油装备制造有限公司, 河北华油钢管设计研究院有限公司, 巨龙钢管有限公司