[發明專利]用于焊接X100級管線鋼的焊接材料及焊接工藝

有效

• 申請號: 201310043725.4
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103121148A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 齊麗華;池強;吉玲康;王鵬;李炎華;王海濤;黃呈帥;胡美娟
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K9/23
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本發明屬于鋼鐵領域，特別涉及一種用于焊接X100級管線鋼的焊接材料及焊接工藝。

背景技術

目前國際上對天然氣的需求保持快速增長的趨勢，應用X100或更高等級的管線鋼建造長距離運輸管道有著重要的意義。它不僅可以提高天然氣管道的運輸壓力，還可以通過降低管體厚度和減少環焊縫橫向焊接耗材節約原材料成本。由于X100級管線鋼尚處于研發階段，國內外均沒有生產出性能穩定的X100級管體材料，對X100級管線鋼的現場焊接問題也沒有形成較為系統合理的基礎理論，更沒有生產出能夠實際應用的性能穩定的焊絲和相對成熟的焊接工藝。

由于X100級管線鋼是通過細晶強化、位錯強化獲得的低碳高強鋼，其焊接冷裂紋敏感性較大?，F場焊接時出現焊接熱影響區軟化、焊縫接頭低溫韌性較差，對現場焊接環境要求苛刻，焊接工藝較窄等特點。因此，X100級管線鋼的現場焊接問題一直是難以解決的難題。

從X100級管線鋪設和服役角度，還必須考慮以下兩個問題：（1）在滿足焊縫高強度的基礎上，焊縫的低溫韌性一直是難以解決的問題。必須開發出適用于現場施焊的氣體保護焊絲，以保證焊縫區域強度滿足要求的基礎上，具有良好的低溫韌性（180J-20℃），同時具備良好的焊接性；（2）由于X100級管線鋼以細晶強化和位錯強化為主，因此必須采取合理的焊接工藝防止出現焊接熱影響區軟化和焊接熱影響區韌性下降問題。目前，國內還沒有開發出合格的針對X100級管線鋼現場焊接的專用焊絲。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能提高X100級管線鋼焊縫的抗拉強度和低溫沖擊韌性的用于焊接X100級管線鋼的焊接材料及焊接工藝。

為解決上述技術問題，本發明一個方面提供了一種用于焊接X100級管線鋼的焊接材料，其化學成分質量百分比為：

C：0.05~0.10%，Si：0.20～0.45%，Mn：1.10～1.45%，P≤0.015%，S≤0.003%，Cr：0.20-0.40%，Mo：0.20~0.50%，Ni：1.0~3.50%，Ceq：0.38～0.48%，Pcm：0.18~0.23%，余量為Fe和微量元素。

本發明的另一個方面提供了一種使用上述焊接材料焊接X100級管線鋼的焊接工藝，包括：在對管線鋼管體進行對接環焊時，采用上述焊接材料先進行填充焊，然后進行蓋面焊；所述焊接材料的強度級別為X100，管徑為Ф813mm~1219mm，管壁厚度為14.3mm~30mm。

進一步地，當使用所述管徑為Ф813mm、管壁厚度為14.3mm的焊接材料對管線鋼管體進行對接環焊時，先進行填充焊3遍，然后進行蓋面焊1遍。

進一步地，所述進行填充焊時，焊接的電流為220~280A，電壓18~24V，焊接速度為25~35cm/min；

所述進行蓋面焊時，焊接的電流為180~260A，電壓為18~22V，焊接速度為22~32cm/min。

進一步地，當使用所述管徑為Ф1016mm、管壁厚度為18.6mm的焊接材料對管線鋼管體進行對接環焊時，先進行填充焊5遍，然后進行蓋面焊1遍。

進一步地，所述進行填充焊時，焊接的電流為200~260A，電壓18~22V，焊接速度為22~32cm/min；

所述進行蓋面焊時，焊接的電流為180~240A，電壓為18~22V，焊接速度為20~30cm/min。

進一步地，當使用所述管徑為Ф1219mm、管壁厚度為23.5mm的焊接材料對管線鋼管體進行對接環焊時，先進行填充焊7遍，然后進行蓋面焊1遍。

進一步地，所述進行填充焊時，焊接的電流為200~260A，電壓18~24V，焊接速度為22~32cm/min；

所述進行蓋面焊時，焊接的電流為180~240A，電壓為18~24V，焊接速度為20~30cm/min。

進一步地，所述管線鋼焊接后得到焊縫和熱影響區在-20℃時韌性大于180J，焊縫的抗拉強度大于760MPa。

本發明提供的一種用于焊接X100級管線鋼的焊接材料及焊接工藝，使X100級管線鋼現場焊縫的力學性能分別達到：焊縫的抗拉強度大于760MPa，-20℃低溫沖擊韌性大于180J。

具體實施方式