[發(fā)明專利]高鋼級(jí)油氣輸送管線的預(yù)精焊焊接工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611266242.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106695067B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付超;王勇;李學(xué)達(dá);朱旭;李國(guó)松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東勝利鋼管有限公司
• 主分類號(hào): B23K9/032
• 分類號(hào): B23K9/032;B23K9/173;B23K9/18;B23K101/10
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

本發(fā)明涉及一種高鋼級(jí)油氣輸送管線的預(yù)精焊焊接工藝，屬于油氣輸送鋼管制造技術(shù)領(lǐng)域，適用于X80及以上鋼級(jí)的管線鋼的制管焊接。本發(fā)明工藝通過(guò)改進(jìn)預(yù)焊保護(hù)氣體參數(shù)與選用高性能的數(shù)字脈沖電源，重新設(shè)計(jì)內(nèi)外焊坡口，改變內(nèi)外焊焊接順序，并制定優(yōu)化的內(nèi)外焊焊接工藝，焊接接頭的綜合性能得到提升的同時(shí)，生產(chǎn)效率也得到了提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高鋼級(jí)油氣輸送管線的預(yù)精焊焊接工藝，屬于油氣輸送鋼管制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)下，為了提高螺旋縫埋弧焊管的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，中石化、中石油下屬的幾家大型鋼管制造企業(yè)正在積極引入或自主研發(fā)預(yù)精焊螺旋縫焊管生產(chǎn)技術(shù)。隨著我國(guó)油氣管網(wǎng)建設(shè)的逐步深入，螺旋焊管預(yù)精焊工藝得到了廣泛的推廣，且經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展我國(guó)預(yù)精焊技術(shù)已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，業(yè)內(nèi)也有大量關(guān)于預(yù)精焊技術(shù)的設(shè)備、工藝、焊縫質(zhì)量控制等方面的研究，這體現(xiàn)出了預(yù)精焊工藝自動(dòng)化程度高、焊縫性能優(yōu)異、殘余應(yīng)力小、成型焊接互不干擾等優(yōu)勢(shì)。但是，隨著對(duì)該技術(shù)的深入研究以及實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該工藝也存在一定的缺點(diǎn)，如預(yù)焊縫缺陷對(duì)精焊質(zhì)量的影響、鋼管管端焊縫質(zhì)量不穩(wěn)定等。

現(xiàn)有預(yù)精焊鋼管的主要制備工藝流程為：拆卷→對(duì)頭→矯平→銑邊→成型→預(yù)焊→飛剪→預(yù)修補(bǔ)→內(nèi)焊→外焊，其中與焊接過(guò)程相關(guān)的工序是預(yù)焊、內(nèi)焊、外焊，預(yù)焊的主要焊接工藝為Ar+CO₂的熔化極氣體保護(hù)焊(MAG)；內(nèi)焊與外焊合稱為精焊，其焊接工藝為先內(nèi)焊后外焊，且均采用埋弧焊工藝，內(nèi)焊為2絲串列，外焊為2絲串列。傳統(tǒng)的預(yù)精焊焊接工藝坡口如圖1所示，目前存在以下問(wèn)題：

(1)預(yù)焊工藝為MAG，主要參數(shù)如下：氣體配比Ar+20～50％的CO₂，氣體流量80～100L/min，電壓22～25V，送絲速度140～170in/min，焊速2.5～5.0m/min，Ar成分的添加可以減少預(yù)焊過(guò)程中飛濺物的產(chǎn)生，但焊速最高僅為5.0m/min，大大降低了生產(chǎn)效率；

(2)如圖1所示，預(yù)精焊的坡口大部分為X型對(duì)稱坡口，內(nèi)外焊的坡口角度一般相等，多為60°，鈍邊厚度一般為7-9mm，具體由板厚決定，預(yù)焊縫熔深一般為2-3mm，內(nèi)外焊均采用雙絲串列埋弧焊接工藝，這種坡口形式所使用的內(nèi)外焊熱輸入基本相當(dāng)：前絲電流800～1100A，電壓30～34V，后絲電流400～600A，電壓33～36V，內(nèi)焊縫和外焊縫的熔深基本相等且重合量較大，形成的焊接接頭如圖2所示。由圖2可以看出，內(nèi)外焊縫的熱影響區(qū)不可避免的形成了交叉，存在幾個(gè)亞區(qū)，其中，粗晶區(qū)和臨界再熱粗晶區(qū)是熱影響區(qū)最為薄弱的環(huán)節(jié)，粗晶區(qū)存在晶粒嚴(yán)重的長(zhǎng)大，出現(xiàn)粗晶脆化現(xiàn)象，而臨界再熱粗晶區(qū)為內(nèi)焊縫粗晶區(qū)受到外焊縫的熱循環(huán)的影響，溫度在Ac₁～Ac₃之間，由粗大的原奧氏體晶粒加上沿晶界連續(xù)分布的M-A組元組成，晶粒內(nèi)部的組織為粗大的上貝氏體或者粒狀貝氏體，形成局部脆性區(qū)，其韌性損失可達(dá)40％～60％，實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中熱影響區(qū)沖擊不穩(wěn)定的原因主要在此，一旦夏比沖擊式樣的缺口正好經(jīng)過(guò)此區(qū)，會(huì)出現(xiàn)低于40J的沖擊值，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致整根鋼管不合格；

(3)雖然預(yù)精焊工藝避免了成型應(yīng)力對(duì)焊接過(guò)程的影響，但預(yù)焊完后的預(yù)焊縫仍受到較大的殘余應(yīng)力的影響，先內(nèi)焊后外焊的工藝不利于應(yīng)力的釋放，內(nèi)焊過(guò)程中預(yù)焊縫的殘余拉應(yīng)力較大處往往會(huì)形成裂紋源，在內(nèi)焊縫出現(xiàn)焊接裂紋的傾向偏大，尤其是在焊接X(jué)80及以上的高強(qiáng)鋼時(shí)，組織熱敏感性較大，需特別關(guān)注內(nèi)焊裂紋的形成，當(dāng)焊接過(guò)程中的電流、電壓等參數(shù)出現(xiàn)較大波動(dòng)的時(shí)候，很容易形成裂紋；

(4)內(nèi)外焊均采用雙絲焊接，焊速一般在1.5m/min以下，導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降。

綜上所述，傳統(tǒng)的預(yù)精焊焊接工藝急需進(jìn)行改進(jìn)，以提高管線鋼雙面螺旋埋弧自動(dòng)焊焊接接頭的整體性能與生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高鋼級(jí)油氣輸送管線的預(yù)精焊焊接工藝，通過(guò)合理設(shè)計(jì)焊接坡口型式與內(nèi)外焊的順序，提高了焊管的生產(chǎn)效率及接頭的彎曲性能。