[發(fā)明專利]低溫、酸性環(huán)境服役鋼管的焊接方法及鋼管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110461966.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113118600B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小偉;張雷;王旭;李志華;王林林;王立柱;劉鑒衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司;中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司;巨龍鋼管有限公司
• 主分類號(hào): B23K9/18
• 分類號(hào): B23K9/18;B23P23/06;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/06;C22C38/54
• 代理公司: 北京市恒有知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會(huì)

本發(fā)明屬于石油天然氣輸送管道技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫、酸性環(huán)境服役鋼管的焊接方法及鋼管，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中管體及焊縫的低溫韌性、低硬度及耐腐蝕性能無(wú)法達(dá)到要求的問(wèn)題。本申請(qǐng)中的低溫、酸性環(huán)境服役鋼管的焊接方法應(yīng)用的焊絲、焊劑均為常用的焊絲、焊劑，通過(guò)優(yōu)化配比，獲得所需目標(biāo)焊縫成分及性能，不必專門(mén)選用或開(kāi)發(fā)價(jià)格昂貴、開(kāi)發(fā)及采購(gòu)周期較長(zhǎng)的專用焊接材料，焊材選用方便，經(jīng)濟(jì)性好。此外，采用本發(fā)明通過(guò)內(nèi)、外焊縫差異化的工藝設(shè)計(jì)，解決了焊縫強(qiáng)度、低溫韌性、低硬度和優(yōu)異抗酸性能之間的矛盾。與現(xiàn)有的抗酸鋼管產(chǎn)品相比，采用本發(fā)明制造的抗酸鋼管焊縫，可以滿足?45攝氏度服役要求，鋼管抗酸性能顯著優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油天然氣輸送管道技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫、酸性環(huán)境服役鋼管的焊接方法及鋼管。

背景技術(shù)

管道作為一種高效、經(jīng)濟(jì)的輸送方式，是石油天然氣長(zhǎng)距離輸送的主要方式。隨著油氣開(kāi)采向高寒、極地地區(qū)以及海洋的發(fā)展，以及油氣資源中不可避免的H2S等腐蝕介質(zhì)含量的增多，用于此類環(huán)境的油氣輸送管材的服役安全受到低溫以及腐蝕的雙重挑戰(zhàn)。為此，要求管材管體和焊縫既要有足夠的強(qiáng)度和低溫韌性，又要具有抗硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂以及氫致開(kāi)裂的能力。對(duì)這類管線鋼管焊縫金屬的特殊要求包括：

一、與鋼級(jí)相匹配的強(qiáng)度要求；二、在規(guī)定的試驗(yàn)溫度下具有足夠的韌性；三、要求焊縫具有較低的硬度；四、符合要求的抗HIC、和SSC能力。目前，API Spec 5L、GB/T 9711等國(guó)內(nèi)外管線標(biāo)準(zhǔn)中均有對(duì)酸性服役環(huán)境用焊管的制造及性能要求。國(guó)內(nèi)外L415/X60強(qiáng)度級(jí)別的抗酸鋼管均有大量的應(yīng)用，X65/L450強(qiáng)度級(jí)別的抗酸鋼管也有報(bào)道。然而，目前公開(kāi)報(bào)道的酸性環(huán)境服役管線鋼管，其服役溫度一般均在0攝氏度左右，對(duì)于焊縫硬度要求一般為不大于250HV10。

然而，隨著服役環(huán)境越來(lái)越苛刻，對(duì)鋼管提出低溫服役要求以及更高的酸性服役性能要求。這種同時(shí)具備耐低溫以及耐腐蝕能力的管線在國(guó)內(nèi)外尚比較少見(jiàn)。其主要制造難度在于管體及焊縫的低溫韌性、低硬度及耐腐蝕性能。由于焊縫在焊接熔化時(shí)形成鑄態(tài)組織，其不像鋼板那樣可以通過(guò)軋制提高強(qiáng)韌性，主要依靠合金元素及焊接工藝獲得所需性能。由于焊縫的強(qiáng)度和低溫韌性都需要合金元素來(lái)保證，但合金元素的添加又帶來(lái)硬度的增加，造成抗酸性能難以提升。另一方面，對(duì)于直縫埋弧焊管的制造，通常都是采用先內(nèi)焊、再外焊的工藝，由于外焊時(shí)對(duì)內(nèi)焊縫金屬的回火作用，內(nèi)焊縫的硬度高于外焊縫硬度是普遍現(xiàn)象。由于內(nèi)焊縫硬度偏高，使鋼管整體抗酸性能受到影響。因此，焊接技術(shù)是低溫、酸性服役環(huán)境鋼管制造的主要挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，即為了解決現(xiàn)有技術(shù)中管體及焊縫的低溫韌性、低硬度及耐腐蝕性能無(wú)法達(dá)到要求的問(wèn)題。本申請(qǐng)第一方面提供一種低溫、酸性環(huán)境服役鋼管的焊接方法，包括以下步驟：

步驟S100，對(duì)待卷制鋼板的兩條側(cè)邊分別進(jìn)行銑削加工處理，所述銑削加工處理用于使待卷制鋼板在卷制成型后兩條側(cè)邊的拼接縫隙能夠形成沿豎直方向開(kāi)口方向相反的雙V結(jié)構(gòu)；

步驟S200，將銑削加工處理后的待卷制鋼板依次進(jìn)行預(yù)彎、成型、預(yù)焊后獲取待焊接鋼管；

步驟S300，通過(guò)預(yù)設(shè)的多絲自動(dòng)埋弧內(nèi)焊方法和多絲自動(dòng)埋弧外焊方法依次對(duì)所述待焊接鋼管進(jìn)行內(nèi)焊和外焊，以獲取在-45攝氏度條件下夏比沖擊功≥35J，內(nèi)焊縫維氏硬度≤220HV10鋼管成品，所述鋼管成品焊縫化學(xué)成分的重量百分比如下：

內(nèi)焊縫：C:0.02％～0.05％，Mn:0.8％～1.30％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0％～0.15％，Ni:0％～0.2％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.005％～0.02％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.015％，B:0.0005％～0.001％，Pcm:0.11％～0.15％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；