CN104889527A - 一种管线钢制管焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的焊接工艺方法的技术方案是：预焊采用Ar+CO2混合气体保护焊，埋弧焊采用先外焊后内焊的焊接方式，通过严格将外焊焊接热输入控制在20KJ/cm～22KJ/cm，内焊焊接热输入控制在22KJ/cm～27KJ/cm，从而提高焊缝内在质量，并且将内外焊缝余高控制在2.5mm以内。本发明不但有效的提高了焊缝内在质量和外观形貌，而且焊缝力学性能都加以保证，焊缝及HAZ冲击韧性在-20℃时均能达到100J以上，还降低了焊接成本和防腐成本。因此，本发明所述的焊接工艺方法具有生产成本低、适用性强的特点，便于推广应用。

Description

一种管线钢 制管焊接工艺
技术领域
本发明涉属于石油装备焊接技术领域，特别涉及到壁厚为7.1mm≤ t≤11mm、材质≤L450（X65）管线钢制管焊接工艺。
背景技术
近年来，油公司长输主管线建成后的支线建设方兴未艾，管线需求主要集中于薄壁厚钢管，制管焊接工艺均采用“预焊（Ar+CO2混合气体保护焊或CO2气体保护焊）+精焊（内外埋弧焊）”，但制管厂在生产此类钢管时，由于受钢级与壁厚的限制，钢管管坯的形状和预焊缝质量难于控制，使得预焊后常出现错边、内瘤、噘嘴等预焊缺陷，从而严重影响后续内外埋弧焊精焊的焊接质量，大大增加生产成本。
针对薄壁厚管线钢焊接，目前国内现有制管行业均采用先内焊后外焊的埋弧焊焊接方式，但常出现内焊缝焊接缺陷多、外焊缝余高超高等工艺问题。常规的薄壁厚管线钢制管焊接工艺方法在埋弧焊时均采用先内焊后外焊的焊接顺序，由于预焊缝在外坡口且内部常存在一些气孔或夹渣，由于受材质和壁厚影响，钢管成型管型及预焊缝较差，常出现错边、内瘤等，为减少内焊缝烧穿，并且将预焊缝内残存的缺陷烧掉，使得内焊焊接电流较小，外焊焊接电流较大，这样就导致预焊产生的内瘤由于内焊使用的电流小而残留在焊缝内部，而外焊由于使用大电流，使其本身由于壁厚薄坡口小，使得外焊后焊缝余高超高，大于2.5mm，从而大大增加防腐成本。
发明内容
本发明要解决的问题是提出一种通过优化铣边坡口参数、焊接规范及焊丝匹配，且埋弧焊采用先外焊后内焊的新的焊接工艺方法。
一种管线钢 制管焊接工艺，其特征在于：该工艺步骤如下：
（1）选取壁厚为7.1mm≤ t≤11mm、材质≤L450（X65）管线钢钢板开双边X型坡口，内外坡口角度45°，钝边尺寸控制在3.0mm～4.0mm，铣后内坡口斜面长度控制在2.5mm～3.0mm，其余尺寸均为外坡口；
（2）将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈；
（3）预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+CO2混合气体保护焊；焊接工艺参数为：焊接电压22～26V，焊接电流650A～800A，焊接速度3.5m/min～4.0m/min，焊接热输入量控制在2.0KJ/cm～3.5 KJ/cm，保护气体流量75L/min～85L/min，匹配不低于母材强度的实芯焊丝；
（4）精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，外焊采用小的焊接规范、内焊采用大的焊接规范，外焊焊接热输入控制在20KJ/cm～22KJ/cm，内焊焊接热输入控制在22KJ/cm～27KJ/cm，埋弧焊匹配不低于母材强度的实芯焊丝和烧结焊剂。
步骤（2）所述的除锈是用钢丝刷将钢板两侧50mm范围母材表面的铁锈清除干净，使其露出金属光泽。
步骤（3）所述的Ar+CO2混合气体保护焊工艺采用脉冲焊接电源。
步骤（3）所述的Ar+CO2混合气体保护焊采用的Ar与CO2的体积百分比为80%：20%；
步骤（3）所述的Ar+CO2混合气体保护焊工艺采用实芯焊丝直径3.0mm。
步骤（4）所述的精焊采用多丝埋弧焊指的是内外埋弧焊都采用三丝焊，内外焊焊丝直径相同，一丝为Ø4mm，二丝为Ø3mm，三丝为Ø3mm。
本发明的积极效果为：本发明由于从铣边坡口参数、焊接规范、焊丝匹配及焊接顺序等方面都加以优化调整，可有效的提高焊缝内在质量，保证焊缝外观形貌，并且将内外焊焊缝余高控制在2.5mm以内。
利用本发明所述的焊接工艺方法，不但有效的提高了焊缝内在质量和外观形貌，而且焊缝力学性能都加以保证，焊缝及HAZ冲击韧性在-20℃时均能达到100J以上。与常规焊接工艺方法相比，利用本发明所述的壁厚为7.1mm≤ t≤11mm、材质≤L450（X65）管线钢制管焊接工艺方法，除了能提高焊缝内在质量和外观形貌外，还降低了焊接成本和防腐成本。因此，本发明所述的焊接工艺方法具有生产成本低、适用性强的特点，便于推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步说明。
实施例1：
（1）选取管线钢钢管规格为Ø508×7.1，材质L360MB；内外坡口角度45°，钝边尺寸3.5mm，铣后内坡口斜面长度2.5mm；
（2）将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈；
（3）预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+CO2混合气体保护焊，Ar与CO2的体积百分比为80%：20%；焊接工艺参数为：焊接电压24V，焊接电流650A，焊接速度4.0m/min，焊接热输入量2.0KJ/cm，保护气体流量75L/min～85L/min；采用的焊丝为CHW-50C8，直径3.0mm。
（4）精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，内外焊焊丝直径相同，一丝为Ø4mm，二丝为Ø3mm，三丝为Ø3mm。内外焊焊接规范如下：
表1 Ø508×7.1焊接规范
焊接材料：焊丝 湖北宜昌猴王H08C，焊剂 锦州JH-SJ101G。
焊后焊缝外观成型良好，内外焊焊缝余高2.4.mm，且内在缺陷少；焊缝和HAZ的冲击吸收功（-20℃）均值在100J以上。
实施例2：
（1）选取管线钢钢管规格为Ø508×9.5，材质L415MB；内外坡口角度45°，钝边尺寸3.5mm，铣后内坡口斜面长度控制在2.8mm；
（2）将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈；
（3）预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+CO2混合气体保护焊，Ar与CO2的体积百分比为80%：20%；焊接工艺参数为：焊接电压24V，焊接电流700A，焊接速度3.8m/min，焊接热输入量2.7KJ/cm，保护气体流量75L/min～85L/min；采用的焊丝为CHW-50C8，直径3.0mm。
（4）精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，内外焊焊丝直径相同，一丝为Ø4mm，二丝为Ø3mm，三丝为Ø3mm。内外焊焊接规范如下：
表2 Ø508×9.5焊接规范
焊接材料：焊丝 湖北宜昌猴王H08C，焊剂 锦州JH-SJ101G。
焊后焊缝外观成型良好，内外焊焊缝余高2.3mm，且内在缺陷少；焊缝和HAZ的冲击吸收功（-20℃）均值在100J以上。
实施例3：
（1）选取管线钢钢管规格为Ø559×11，材质L450；内外坡口角度45°，钝边尺寸3.5mm，铣后内坡口斜面长度控制在3.0mm；
（2）将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈；
（3）预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+CO2混合气体保护焊，Ar与CO2的体积百分比为80%：20%；焊接工艺参数为：焊接电压24V，焊接电流800A，焊接速度3.5m/min，焊接热输入量3.5KJ/cm，保护气体流量75L/min～85L/min；采用的焊丝为CHW-50C8，直径3.0mm。
（4）精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，内外焊焊丝直径相同，一丝为Ø4mm，二丝为Ø3mm，三丝为Ø3mm。内外焊焊接规范如下：
表3 Ø559×11焊接规范
焊接材料：焊丝 湖北宜昌猴王H08C，焊剂 锦州JH-SJ101G。
焊后焊缝外观成型良好，内外焊焊缝余高2.2.mm，且内在缺陷少；焊缝和HAZ的冲击吸收功（-20℃）均值在100J以上。

Claims (5)

1.一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：该工艺步骤如下：
（1）选取壁厚为7.1mm≤ t≤11mm、材质≤L450（X65）管线钢钢板开双边X型坡口，内外坡口角度45°，钝边尺寸控制在3.0mm～4.0mm，铣后内坡口斜面长度控制在2.5mm～3.0mm，其余尺寸均为外坡口；
（2）将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈；
（3）预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+CO2混合气体保护焊；焊接工艺参数为：焊接电压22～26V，焊接电流650A～800A，焊接速度3.5m/min～4.0m/min，焊接热输入量控制在2.0KJ/cm～3.5 KJ/cm，保护气体流量75L/min～85L/min，匹配不低于母材强度的实芯焊丝；
（4）精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，外焊采用小的焊接规范、内焊采用大的焊接规范，外焊焊接热输入控制在20KJ/cm～22KJ/cm，内焊焊接热输入控制在22KJ/cm～27KJ/cm，埋弧焊匹配不低于母材强度的实芯焊丝和烧结焊剂。
2.根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（2）所述的除锈是用钢丝刷将钢板两侧50mm范围母材表面的铁锈清除干净，使其露出金属光泽。
3.根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（3）所述的Ar+CO2混合气体保护焊工艺采用脉冲焊接电源。
4.根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（3）所述的Ar+CO2混合气体保护焊采用的Ar与CO2的体积百分比为80%：20%；
根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（3）所述的Ar+CO2混合气体保护焊工艺采用实芯焊丝直径3.0mm。
5.根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（4）所述的精焊采用多丝埋弧焊指的是内外埋弧焊都采用三丝焊，内外焊焊丝直径相同，一丝为Ø4mm，二丝为Ø3mm，三丝为Ø3mm。
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