CN106041265A - 一种控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法，采用中频感应加热设备进行预热，采用不锈钢氩弧焊丝，打底层的焊接电流110～160A，焊接速度30～60cm/min焊接，打底层焊缝的厚度为1～2mm，熔合比为0.25～0.30，焊接过程中焊缝热输入量为3.0～6.0KJ/cm；盖面层的焊接电流130～160A，焊接速度45～60cm/min焊接，盖面层焊缝的厚度为2～3mm，熔合比为0.25～0.30，焊接过程中焊缝热输入量为4.0～6.0KJ/cm。本发明方法不进行焊后热处理的情况下，通过控制焊接过程的热输入量及熔合比控制焊缝组织，改善焊缝热影响区组织性能，从而达到降低硬度的目的。

Description

一种控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法
技术领域
本发明属于海洋石油用双金属复合管生产技术领域，具体涉及一种控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法。
背景技术
目前国际标准NACE MR0175-2003《油田设备用抗硫化氢应力腐蚀断裂和应力腐蚀裂纹的金属材料》中对低合金钢的焊接区域硬度最高值规定：焊接状态下硬度最大为22HRC(约250HV10)。海洋石油用双金属复合管多数采用低合金钢X65QO为基管，衬管选用316L，在管端处理时，根据等强匹配原则，选用ER309LMo焊材作为打底过渡焊材，而ER309LMo与X65QO焊接后，由于碳迁移造成焊缝热影响区的硬度很高，硬度值超过345HV10，最高可达到450HV10，但由于焊接后管体形状所限不能进行焊后热处理，所以服役过程中硬度过大易产生脆化裂纹，但是目前的焊接工艺还不能解决这种问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法，采用方法焊接后低合金钢焊接热影响区硬度值小于250HV10。
本发明所采用的技术方案是，一种控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法，采用中频感应加热设备进行预热，采用Φ1.0mm的AWS A5.09 ER309LMo的不锈钢氩弧焊丝，打底层的焊接电流110～160A，焊接速度30～60cm/min焊接，打底层焊缝的厚度控制在1～2mm，熔合比控制在0.25～0.30，焊接过程中焊缝热输入量控制在3.0～6.0KJ/cm；盖面层的焊接电流130～160A，焊接速度45～60cm/min焊接，盖面层焊缝的厚度控制在2～3mm，熔合比控制在0.25～0.30，焊接过程中焊缝热输入量控制在4.0～6.0KJ/cm。
本发明的特点还在于，
预热温度为80～120℃。
不锈钢氩弧焊丝的化学成分按质量百分比组成为：C≤0.030％、S≤0.030％、P≤0.030％、Si 0.30～0.65％、Mn 1.00～2.50％、Cr 23.00～25.00％、Ni 12.00～14.00％、Mo 2.00～3.00％、Cu≤0.75％，余量为Fe。
本发明的有益效果是，本发明控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法，不进行焊后热处理的情况下，通过控制焊接过程的热输入量及熔合比来控制焊缝组织，可以改善焊缝热影响区组织性能，从而达到降低硬度的目的。
焊接完成后，焊缝按照JB/T4730.2-2005《承压设备无损检测》标准要求射线检测为I级合格，焊缝热影响区域硬度在180～250HV10之间，有效的降低了焊缝热影响区最高硬度，使焊缝热影响区最高硬度控制在250HV10以下。本发明方法与原有焊接工艺相比，焊缝热影响区最高硬度降低约150HV10。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法，采用中频感应加热设备进行预热，预热温度为80～120℃，采用Φ1.0mm的AWS A5.09ER309LMo的不锈钢氩弧焊丝，打底层的焊接电流110～160A，焊接速度30～60cm/min焊接，打底层焊缝的厚度控制在1～2mm，熔合比控制在0.25～0.30，焊接过程中焊缝热输入量控制在3.0～6.0KJ/cm；盖面层的焊接电流130～160A，焊接速度45～60cm/min焊接，盖面层焊缝的厚度控制在2～3mm，熔合比控制在0.25～0.30，焊接过程中焊缝热输入量控制在4.0～6.0KJ/cm。
不锈钢氩弧焊丝的化学成分按质量百分比组成为：C≤0.030％、S≤0.030％、P≤0.030％、Si 0.30～0.65％、Mn 1.00～2.50％、Cr 23.00～25.00％、Ni 12.00～14.00％、Mo 2.00～3.00％、Cu≤0.75％，余量为Fe。
本发明控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法，不进行焊后热处理的情况下，通过控制焊接过程的热输入量及熔合比来控制焊缝组织，可以改善焊缝热影响区组织性能，从而达到降低硬度的目的。焊接完成后，焊缝按照JB/T4730.2-2005《承压设备无损检测》标准要求射线检测为I级合格，焊缝热影响区域硬度在180～250HV10之间，有效的降低了焊缝热影响区最高硬度，使焊缝热影响区最高硬度控制在250HV10以下。本发明方法与原有焊接工艺相比，焊缝热影响区最高硬度降低约150HV10。
实施例1
采用Φ1.0AWS A5.09ER309LMo焊丝，预热温度控制为80℃，打底层的焊接电流150～160A，焊接速度60cm/min，采用3.0-6.0KJ/cm的焊接热输入量，打底层焊缝宽度控制在1-2mm，熔合比控制在0.25-0.30之间，盖面层的焊接电流130～150A，焊接速度45cm/min焊接，盖面层焊缝的厚度控制在2-3mm。
实施例1焊后硬度与现有工艺对比如表1所示。
表1实施例1焊后硬度检验结果与现有工艺对比
实施例2
采用Φ1.0AWS A5.09 ER309LMo焊丝，预热温度为120℃，打底层的焊接电流为110-130A，焊接速度30cm/min，采用4.0-5.0KJ/cm的焊接热输入量，打底层焊缝宽度控制在1-2mm，熔合比控制在0.25-0.30之间，盖面层的焊接电流150～160A，焊接速度60cm/min焊接，盖面层焊缝的厚度控制在2-2.5mm。
实施例2焊后硬度与现有工艺对比如表2所示。
表2实施例2焊后硬度检验结果与现有工艺对比
实施例3
采用Φ1.0AWS A5.09 ER309LMo焊丝，预热温度为100℃，打底层的焊接电流为130-140A，焊接速度50cm/min，采用3.0-4.0KJ/cm的焊接热输入量，打底层焊缝宽度控制在1-2mm，熔合比控制在0.25-0.30之间，盖面层的焊接电流130～140A，焊接速度50cm/min焊接，盖面层焊缝的厚度控制在2-2.5mm。
实施例3焊后硬度与现有工艺对比如表3所示。
表3实施例3焊后硬度检验结果与现有工艺对比

Claims (3)

1.一种控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法，其特征在于，采用中频感应加热设备进行预热，采用Φ1.0mm的AWS A5.09ER309LMo的不锈钢氩弧焊丝，打底层的焊接电流110～160A，焊接速度30～60cm/min焊接，打底层焊缝的厚度控制在1～2mm，熔合比控制在0.25～0.30，焊接过程中焊缝热输入量控制在3.0～6.0KJ/cm；盖面层的焊接电流130～160A，焊接速度45～60cm/min焊接，盖面层焊缝的厚度控制在2～3mm，熔合比控制在0.25～0.30，焊接过程中焊缝热输入量控制在4.0～6.0KJ/cm。
2.根据权利要求1所述的控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法，其特征在于，预热温度为80～120℃。
3.根据权利要求1所述的控制石油管道用低合金钢焊接影响区硬度的焊接方法，其特征在于，不锈钢氩弧焊丝的化学成分按质量百分比组成为：C≤0.030％、S≤0.030％、P≤0.030％、Si 0.30～0.65％、Mn 1.00～2.50％、Cr 23.00～25.00％、Ni 12.00～14.00％、Mo 2.00～3.00％、Cu≤0.75％，余量为Fe。
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