CN109108437A

CN109108437A - 一种x90管线钢管气保护药芯焊丝半自动焊方法

Info

Publication number: CN109108437A
Application number: CN201710480811.XA
Authority: CN
Inventors: 隋永莉; 杨柳青; 尹长华; 李烨峥
Original assignee: China Petroleum & Natural Gas Pipeline Science Research Institute Co Ltd; China National Petroleum Corp; China Petroleum Pipeline Engineering Corp
Current assignee: China Petroleum & Natural Gas Pipeline Science Research Institute Co Ltd; China National Petroleum Corp; China Petroleum Pipeline Engineering Corp
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2019-01-01
Anticipated expiration: 2037-06-22
Also published as: CN109108437B

Abstract

本发明公开了一种X90管线钢管气保护药芯焊丝半自动焊方法，属于长输管道焊接领域。该方法包括：将待焊接的两段X90管线钢管管口处机械加工坡口，坡口角度为44～60°，钝边高度为1～2mm，管口组对间距为2～3mm。对管口进行预热及保温处理，然后利用第一气体保护焊机及实芯焊丝，以半自动下向焊的方式进行根焊，并形成根焊层。当根焊层的温度在预定温度范围内时，利用第二气体保护焊机及第一药芯焊丝，以半自动上向焊的方式，在根焊层的上端进行热焊，并形成热焊层。按照相同方式采用第二药芯焊丝及第二气体保护焊机进行多层多道填充焊，并得到填充焊层。采用第三药芯焊丝及第二气体保护焊机进行多层多道盖面焊，并得到盖面焊层。

Description

一种X90管线钢管气保护药芯焊丝半自动焊方法

技术领域

本发明涉及长输管道焊接领域，特别涉及一种X90管线钢管气保护药芯焊丝半自动焊方法。

背景技术

X90管线钢是近年来最新研制开发的高强度管线钢，其具有低合金化、高强度等特点，能够用作输送石油、天然气等流体的管道。在应用时，需要将相邻两段X90管线钢管的接口处焊接。然而X90管线钢管的焊接冷裂纹敏感性较大，这使X90管线钢管在焊接后，其焊缝低温冲击韧性差。通过采用气保护药芯焊丝半自动焊的方式可以改善焊缝的低温冲击韧性和焊接质量，因此提供一种X90管线钢管气保护或者药芯焊丝半自动焊方法是十分必要的。

现有技术主要采用普通焊接方法对X90管线钢管进行焊接，即直接采用焊机和焊丝，将相邻两段X90管线钢管焊接为一体。具体焊接方法为：在焊接前，将两段X90管线的接口处加工成坡口，坡口的开口角度为48°±2°，然后采用打磨等机械方法对坡口表面进行清理。待坡口表面清理干净后，采用自保护药芯焊丝对两段X90管线钢管口进行半自动焊接，直至两段X90管线钢管的接口处完成焊接。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

采用现有技术提供的方法焊接X90管线钢管后，焊缝的低温冲击韧性差，并且焊接接头容易出现裂纹等缺陷，焊接的质量差。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种焊接质量好，不易出现氧化腐蚀、裂纹等缺陷，焊缝的低温冲击韧性好的X90管线钢管气保护药芯焊丝半自动焊方法。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种X90管线钢管气保护药芯焊丝半自动焊方法，所述方法包括：

步骤101、将待焊接的两段X90管线钢管的接头处加工为坡口所述坡口角度为44～60°，钝边高度为1～2mm，管口组对间距为2～3mm。

步骤102、对所述坡口进行预热及保温处理，然后利用第一气体保护焊机及实芯焊丝，以半自动下向焊的方式进行根焊，并形成根焊层。

步骤103、当所述根焊层的温度在预定温度范围内时，利用第二气体保护焊机及第一药芯焊丝，以半自动上向焊的方式，在所述根焊层的上端进行热焊，并形成热焊层。

步骤104、当所述热焊层的温度在所述预定温度范围内时，利用所述第二气体保护焊机及第二药芯焊丝，以所述半自动上向焊的方式，在所述热焊层的上端进行多层多道填充焊，直至所述坡口的上部，并形成填充焊层。

步骤105、当所述填充焊层的温度在所述预定温度范围内时，利用所述第二气体保护焊机及第三药芯焊丝，以所述半自动上向焊的方式，在所述填充焊层的上端进行多层多道盖面焊，并形成盖面焊层，完成两段所述X90管线钢管之间的焊接。

具体地，作为优选，在所述步骤102中，所述预热温度为100℃～120℃，所述保温时间为3～8min。

具体地，作为优选，在所述步骤102中，所述第一气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与CO₂气罐连接，设定所述第一气体保护焊机的参数为：

焊接电流基值为45～60A，峰值为360～420A，电弧电压为16～19V，送丝速度为120～140in/min，气体流量为15-20L/min，焊丝的伸出长度为15～20mm。

具体地，作为优选，在所述步骤103中，所述第二气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与Ar+CO₂混合气罐连接，设定所述第二气体保护焊机的参数为：

焊接电流为160～200A，电弧电压为22～24V，焊丝的伸出长度为15～20mm，气体流量为15～25L/min。

具体地，作为优选，在所述步骤104中，所述第二气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与Ar+CO₂混合气罐连接，设定所述第二气体保护焊机的参数为：

焊接电流为190～230A，电弧电压为22～25V，焊丝的伸出长度为15～20mm，气体流量为15～25L/min。

具体地，作为优选，在所述步骤105中，所述第二气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与Ar+CO₂混合气罐连接，设定所述第二气体保护焊机的参数为：

焊接电流为180～210A，电弧电压为22～26V，焊丝的伸出长度为15～20mm，气体流量为15～25L/min。

具体地，作为优选，所述Ar与所述CO₂的体积比为2～4:0.5～1。

具体地，作为优选，所述预定温度范围为80℃～100℃。

具体地，作为优选，所述实芯焊丝为AWS A5.29ER70S-G型号的实芯焊丝，直径为1.0～1.4mm；

所述第一药芯焊丝、所述第二药芯焊丝、所述第三药芯焊丝均为AWS A5.29E91T1-K2型号的药芯焊丝、或者AWS A5.29E101T1-K7型号的药芯焊丝，直径均为1.0～1.4mm。

具体地，作为优选，所述AWS A5.29E91T1-K2型号的药芯焊丝包括以下质量百分比的组分：

C 0.04％～0.06％、Si 0.25％～0.35％、Mn 1.20％～1.70％、P≤0.012％、S≤0.015％、Cr≤0.05％、Mo≤0.15％、Ni 1.00％～2.00％、Cu≤0.08％、V≤0.02％、余量为Fe。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的X90管线钢管气保护药芯焊丝半自动焊方法，通过利用第一气体保护焊机、第二气体保护焊机、第一药芯焊丝、第二药芯焊丝、第三药芯焊丝进行焊接，可以起到气体保护和通过药渣自保护的双重作用，以避免在焊接过程中及焊接后，焊层被氧化腐蚀，提高了焊层及焊缝的低温冲击韧性。通过半自动下向焊的方式进行根焊，可以高效地将坡口的钝边焊接，并且焊接的质量好，焊缝美观。通过半自动上向焊的方式进行热焊、填充焊、盖面焊，以便于使药芯焊丝熔透，进而便于药渣浮在熔融体的表面，以起到脱氢，提高焊层的冲击韧性、防止焊层氧化的目的。在根焊层、热焊层、填充焊层分别在预定温度范围内时，相应地进行热焊、填充焊、盖面焊，以避免焊层之间产生应力集中的现象，进而提高焊接的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的坡口的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的焊层的示意图。

其中，附图标记分别表示：

1 坡口，

101 钝边，

2 根焊层，

3 热焊层，

4 填充焊层，

5 盖面焊层。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种X90管线钢管气保护药芯焊丝半自动焊方法，该方法包括：

步骤101、将待焊接的两段X90管线钢管的接头处加工为坡口，坡口角度为44～60°，钝边高度为1～2mm，管口组对间距为2～3mm。其中，坡口为V型坡口，钝边为坡口下部设置有高度为1～2mm的竖直边，管口组对间距为两个钝边之间的间距。

步骤102、对坡口进行预热及保温处理，然后利用第一气体保护焊机及实芯焊丝，以半自动下向焊的方式进行根焊，并形成根焊层。

步骤103、当根焊层的温度在预定温度范围内时，利用第二气体保护焊机及第一药芯焊丝，以半自动上向焊的方式，在根焊层的上端进行热焊，并形成热焊层。

步骤104、当热焊层的温度在预定温度范围内时，利用第二气体保护焊机及第二药芯焊丝，以半自动上向焊的方式，在热焊层的上端进行多层多道填充焊，直至坡口的上部，并形成填充焊层。

步骤105、当填充焊层的温度在预定温度范围内时，利用第二气体保护焊机及第三药芯焊丝，以半自动上向焊的方式，在填充焊层的上端进行多层多道盖面焊，并形成盖面焊层，完成两段X90管线钢管之间的焊接。

需要说明的是，半自动下向焊的方式为操作人员手持与第一气体保护焊机连接的焊枪自上而下进行焊接的操作，该方式的焊接效率高，能够降低劳动强度，焊缝质量好且美观。半自动上向焊的方式为操作人员手持与第二气体保护焊机连接的焊枪自下而上进行焊接的操作，焊接处下部的焊丝首先形成熔融体，在自下而上焊接的过程中，熔滴向下流动，并将热量传递给下部的熔融体，以使下部熔融体进一步熔融。该方式能够使药芯焊丝充分熔透，以使药渣带动气体(如氢气)上浮至焊层的表面，以起到脱氢、提高低温冲击韧性、防止焊层氧化的目的。

其中，药芯焊丝在熔融时，其内部不易熔融的成分可以称为“药渣”，药渣如果在熔融体内部集聚，将降低焊层的低温冲击韧性，并使气体藏于药渣的间隙中，通过使药渣上浮至熔体的表面，可以提高焊层的质量。

如附图1所示，坡口1的开口角为44°～60°，例如可以为44°、46°、48°、50°、52°、54°、56°、58°、60°等，钝边101的高度为1～2mm，例如高度可以为1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm等，钝边101之间的间距为2～3mm，例如可以为2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3mm等。

如此设置坡口的开口角、钝边的高度及间距，便于在节省焊接材料和能量的前提下，采用本发明实施例提供的方法进行根焊、热焊、填充焊、盖面焊，以将两段X90管线钢管焊接为一体。

本发明实施例提供的方法适用于焊接具有以下质量百分比组分的X90管线钢管：

C 0.04％～0.06％、Si 0.20％～0.30％、Mn 1.75％～1.95％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr≤0.30％、Mo≤0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.20％、Nb+Ti+V0.06％～0.13％、余量为Fe。并且该X90管线钢管的碳当量Ceq≤0.50％，冷裂缝敏感性Pcm≤0.21％。

上述X90管线钢管具有优异的力学性能，能够在减小壁厚及焊接材料的前提下应用于石油、天然气的输送中，并且采用本发明实施例提供的焊接方法可以使两段X90管线钢管之间的焊层的缺陷减少，提高焊缝的抗冲击韧性。

在步骤102中，预热温度为100℃～120℃，例如可以为100℃、102℃、105℃、107℃、110℃、112℃、115℃、117℃、120℃等，保温时间为3～8min，例如可以为3min、4min、5min、6min、7min、8min等。

如此设置预热温度和保温时间，可以降低X90管线钢管坡口处的冷裂纹敏感性，并使坡口处的湿气蒸发，便于在进行根焊、热焊、填充焊及盖面焊时，提高焊丝熔融体与坡口之间的连接力，提高焊缝的抗冲击韧性。

在步骤102中，第一气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与CO₂气罐连接，设定第一气体保护焊机的参数为：

焊接电流基值为45～60A，例如可以为45A、48A、51A、54A、57A、60A等，峰值为360～420A，例如可以为360A、370A、380A、390A、400A、410A、420A等，电弧电压为16～19V，例如可以为16V、17V、18V、19V等，送丝速度为120～140in/min，例如可以为120in/min、125in/min、130in/min、135in/min、140in/min等，气体流量为15-20L/min，例如可以为15L/min、16L/min、17L/min、18L/min、19L/min、20L/min等，焊丝的伸出长度为15～20mm，例如可以为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm等。

如此设置第一气体保护焊机在根焊时的参数，在节省焊接材料和能量的前提下，能够在脉冲电流的作用下形成单面焊双面成形(即根焊层的外侧及内侧均为凸面)的根焊层，其与坡口之间的连接力好，稳定性好。并且通过直流电源反接法连接第一气体保护焊机，使熔池(熔池是指在焊接热源作用下，焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分)处于阴极，由焊条方向射来的氢阳离子与熔池表面的电子复合形成氢原子，减少了氢气孔产生的几率。此外，熔滴向熔池过渡时，将受到熔池方向射来的电子流撞击，飞溅小。

在步骤103中，第二气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与Ar+CO₂混合气罐连接，设定第二气体保护焊机的参数为：

焊接电流为160～200A，例如可以为160～170A、160～180A、160～190A、170～180A、170～190A、170～200A、180～190A、180～200A、190～200A等，电弧电压为22～24V，例如可以为22V、23V、24V等，焊丝的伸出长度为15～20mm，例如可以为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm等，气体流量为15～25L/min，例如可以为15L/min、16L/min、17L/min、18L/min、19L/min、20L/min、21L/min、22L/min、23L/min、24L/min、25L/min等。

如此设置第二气体保护焊机在热焊时的参数，并通过直流电源反接法连接第二气体保护焊机，使熔敷速度快，焊接效率高，熔滴以颗粒或者喷射形式过渡至熔池，飞溅小，并可得到均匀的、稳定性好、裂纹等缺陷少的热焊层。

在步骤104中，第二气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与Ar+CO₂混合气罐连接，设定第二气体保护焊机的参数为：

焊接电流为190～230A，例如可以为190～200A、190～210A、190～220A、200～210A、200～220A、200～230A、210～220A、210～230A、220～230A等，电弧电压为22～25V，例如可以为22V、23V、24V、25V等，焊丝的伸出长度为15～20mm，例如可以为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm等，气体流量为15～25L/min，例如可以为15L/min、16L/min、17L/min、18L/min、19L/min、20L/min、21L/min、22L/min、23L/min、24L/min、25L/min等。

如此设置第二气体保护焊机在填充焊时的参数，并通过直流电源反接法连接第二气体保护焊机，使熔敷速度快，焊接效率高，熔滴以颗粒或喷射过渡至熔池，飞溅小，并可得到均匀的、稳定性好、裂纹等缺陷少的填充焊层，多层多道填充焊层相互叠加，以将热焊层以上的坡口部分焊接。

在步骤105中，第二气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与Ar+CO₂混合气罐连接，设定所述第二气体保护焊机的参数为：

焊接电流为180～210A，例如可以为180～190A、180～200A、190～200A、190～210A、200～210A等，电弧电压为22～26V，例如可以为22V、23V、24V、25V、26V等，焊丝的伸出长度为15～20mm，例如可以为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm等，气体流量为15～25L/min，例如可以为15L/min、16L/min、17L/min、18L/min、19L/min、20L/min、21L/min、22L/min、23L/min、24L/min、25L/min等。

如此设置第二气体保护焊机在盖面焊时的参数，并通过直流电源反接法连接第二气体保护焊机，使熔敷速度快，焊接效率高，熔滴以颗粒或喷射形式过渡至熔池，飞溅小，并可得到均匀的、稳定性好、裂纹等缺陷少的盖面焊层，多层多道盖面焊层相互叠加，以将坡口上部的两段X90管线钢管焊接为一起。

在Ar+CO₂混合气罐中，Ar与CO₂的体积比为2～4:0.5～1，例如Ar与CO₂的体积比可以为2:0.5、2:0.8、2:1、3:0.5、3:0.8、3:1、4:0.5、4:0.8、4:1等。

由于CO₂在高温电弧作用下吸热易分解为CO和氧，而具有还原性能的CO在熔池中易影响成分的性能，通过将Ar+CO₂的混合气体的体积比设置为上述比例，高温电弧作用于Ar上，可减弱CO₂吸收的热量，进而减弱CO₂的分解，以保证焊层具有优异的性能。

具体地，预定温度范围为80～100℃，例如可以为80℃、82℃、85℃、87℃、90℃、92℃、95℃、97℃、100℃等。

如此设置预定温度的范围，便于使焊根层与热焊层之间、热焊层与填充焊层之间、填充焊层与盖面焊层之间相互熔融，以提高层与层之间的连接力，且在焊接结束后，焊层自下至上冷却的温度梯度小，避免产生应力集中的现象，进而提高焊层的稳定性。

在进行多层多道填充焊或者盖面焊时，需要在先获取的填充焊层或者盖面焊层的温度为80～100℃时，在填充焊层或者盖面焊层的上端进行其他填充焊层或者盖面焊层，以保证整个焊层的稳定性。

具体地，实芯焊丝为AWS A5.29ER70S-G型号的实芯焊丝，直径为1.0～1.4mm，例如直径可以为1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm等；第一药芯焊丝、第二药芯焊丝、第三药芯焊丝均为AWS A5.29E91T1-K2型号的药芯焊丝、或者AWS A5.29E101T1-K7型号的药芯焊丝，直径均为1.0～1.4mm，例如直径可以为1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm等。

AWS A5.29ER70S-G型号的实芯焊丝容易获取，配合上述工艺参数能够使根焊层均匀、不离散、稳定性好。AWS A5.29E91T1-K2型号的药芯焊丝以及AWS A5.29E101T1-K7型号的药芯焊丝配合上述工艺参数，能够使热焊层、填充焊层、盖面焊层具有均匀、不离散、稳定的特点，并且热焊层、填充焊层、盖面焊层中的药渣容易上浮至焊层的表面，以起到脱氢、提高冲击韧性、防止氧化的作用。

AWS A5.29E91T1-K2型号的药芯焊丝包括以下质量百分比的组分：

采用上述药芯焊丝进行焊接时，药渣上浮的效率高，能够起到优异的脱氢、提高低温冲击韧性、防止氧化的作用，并且可使焊层中除药渣之外的其他成分均匀、不离散、稳定性好。

以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。

在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。

其中，实芯焊丝为购自BOEHLER-深圳市扎克贸易有限公司的AWS A5.29ER70S-G型号的实芯焊丝，直径为1.2mm。第一药芯焊丝、第二药芯焊丝、第三药芯焊丝为购自京群焊材公司的AWS A5.29E91T1-K2型号的药芯焊丝，或者购自。第一气体保护焊机为购自林肯公司的DC-400型直流焊接焊机。第二气体保护焊机为购自松下公司的YD-350KR2型气体保护焊机。

实施例1

本实施例提供了一种X90管线钢管气保护药芯焊丝半自动焊方法。具体地，选用规格为1219×16.3mm的X90管线钢管，其包括以下质量百分比的组分：

C 0.05％，Si 0.20％，Mn 1.75％，P 0.008％，S 0.002％，Cr 0.20％，Mo 0.20％，Ni 0.20％，Cu 0.20％，Nb+Ti+V 0.10％，余量为Fe，且碳当量Ceq为0.45％，Pcm为0.18％。

具体焊接方法为：首先，将待焊接的两段X90管线钢管的接头处加工为开口角为48°的坡口，参见附图1，并在坡口1下部设置高度为1.5mm的钝边101，钝边101间距为3mm。

然后，采用感应加热带对坡口1进行预热至100℃，并保温5min。在保温时，将AWSA5.29ER70S-G型号的实芯焊丝安装在第一气体保护焊机的导电嘴中，采用直流电源反接法将第一气体保护焊机与电源接通，并设定其在根焊时的参数为：电流基值为50A，峰值为410A，电弧电压18V，送丝速度130in/min，气体流量15L/min，实心焊丝伸出长度为15mm。然后采用半自动下向焊的方式进行根焊，使两个钝边101相连，并形成如附图2所示的根焊层2。

将AWS A5.29E91T1型号的药芯焊丝安装在第二气体保护焊机的导电嘴中，并控制热焊时的焊接电流为160～180A，电弧电压为24V，焊丝伸出长度为15mm，气体流量16L/min。待根焊层2的温度在80℃～100℃范围内时，采用半自动上向焊的方式在根焊层2的上端进行热焊，并形成热焊层3。

将AWS A5.29E91T1型号的药芯焊丝安装在第二气体保护焊机的导电嘴中，并控制填充焊时的焊接电流为200～220A，电弧电压为24V，焊丝伸出长度为15mm，气体流量18L/min。待热焊层3的温度在80℃～100℃范围内时，采用半自动上向焊的方式在热焊层3的上端进行多层多道的填充焊，以形成填充焊层4。并且在进行每层填充焊时，需要在底层的填充焊层4的温度在80℃～100℃范围内时，在其上端进行填充焊，以形成新的填充焊层4，直至填充焊至坡口1的上部。

将AWS A5.29E91T1型号的药芯焊丝安装在第二气体保护焊机的导电嘴中，并控制填充焊时焊接电流为190～210A，电弧电压为25V，焊丝伸出长度为15mm，气体流量23L/min。待填充焊层4上部的温度在80℃～100℃范围内时，采用半自动上向焊的方式在填充焊层4的上端进行多层多道的盖面焊，以形成盖面焊层5。并且在进行每层盖面焊时，需要在位于底层的盖面焊层5的温度在80℃～100℃范围内时，在其上端进行新的盖面焊，直至完成两段X90管线钢管之间的焊接。

其中，AWS A5.29E91T1型号的药芯焊丝包括以下重量百分比的组分：C0.05％、Si0.30％、Mn 1.30％、P 0.010％、S 0.012％、Cr 0.03％、Mo 0.12％、Ni 1.55％、Cu 0.06％、V 0.015％、余量为Fe。

实施例2

本实施例提供了一种X90管线钢管气保护药芯焊丝半自动焊方法。具体地，选用规格为1219×19.6mm的X90管线钢管，其包括以下质量百分比的组分：

C 0.06％，Si 0.20％，Mn 1.80％，P 0.008％，S 0.002％，Cr 0.30％，Mo 0.25％，Ni 0.10％，Cu 0.20％，Nb+Ti+V 0.11％，余量为Fe，且碳当量Ceq为0.50％，Pcm为0.20％。

具体焊接方法为：首先，将待焊接的两段X90管线钢管的接头处加工为开口角为48°的坡口1，参见附图1，并在坡口1下部设置高度为1.5mm的钝边101，钝边101间距为3mm。

然后，采用感应加热带对坡口1进行预热至100℃，并保温5min。在保温时，将AWSA5.29ER70S-G型号的实芯焊丝安装在第一气体保护焊机的导电嘴中，采用直流电源反接法将第一气体保护焊机与电源接通，并设定其在根焊时的参数为：电流基值为52A，峰值为400A，电弧电压18V，送丝速度130in/min，气体流量15L/min，实心焊丝伸出长度为15mm。然后采用半自动下向焊的方式进行根焊，使两个钝边101相连，并形成如附图2所示的根焊层2。

将AWS A5.29E91T1型号的药芯焊丝安装在第二气体保护焊机的导电嘴中，并控制热焊时的焊接电流为170～180A，电弧电压为24V，焊丝伸出长度为15mm，气体流量17L/min。待根焊层2的温度在80℃～100℃范围内时，采用半自动上向焊的方式在根焊层2的上端进行热焊，并形成热焊层3。

将AWS A5.29E91T1型号的药芯焊丝安装在第二气体保护焊机的导电嘴中，并控制填充焊时的焊接电流为200～220A，电弧电压为24V，焊丝伸出长度为15mm，气体流量19L/min。待热焊层3的温度在80℃～100℃范围内时，采用半自动上向焊的方式在热焊层3的上端进行多层多道的填充焊，以形成填充焊层4。并且在进行每层填充焊时，需要在底层的填充焊层4的温度在80℃～100℃范围内时，在其上端进行填充焊，以形成新的填充焊层4，直至填充焊至坡口1的上部。

将AWS A5.29E91T1型号的药芯焊丝安装在第二气体保护焊机的导电嘴中，并控制填充焊时焊接电流为200～210A，电弧电压为26V，焊丝伸出长度为15mm，气体流量25L/min。待填充焊层4上部的温度在80℃～100℃范围内时，采用半自动上向焊的方式在填充焊层4的上端进行多层多道的盖面焊，以形成盖面焊层5。并且在进行每层盖面焊时，需要在位于底层的盖面焊层5的温度在80℃～100℃范围内时，在其上端进行新的盖面焊，直至完成两段X90管线钢管之间的焊接。

其中，AWS A5.29E91T1型号的药芯焊丝包括以下重量百分比的组分：C0.04％、Si0.30％、Mn 1.70％、P 0.009％、S 0.012％、Cr 0.03％、Mo 0.14％、Ni 1.97％、Cu 0.05％、V 0.02％、余量为Fe。

应用实施例

本应用实施例对采用实施例1-2提供方法获得的焊层在低温条件下的冲击韧性进行评价。其中，设定温度为-10℃，并采用《GB/T 31032钢质管道焊接及验收》标准，或者《X90钢级天然气管道工程线路焊接技术规范》提供的方法，对实施例1-2提供的焊层、以及采用普通焊接方法得到的焊层重复进行3次试验，以获取焊缝中心及焊缝熔合线的冲击功单值、及平均值。并将实施例1、实施例2、普通焊接方法获得的焊层顺次编号为1号、2号、3号，具体参数如表1所示：

表1

由表1可知，实施例1提供的焊接方法得到的焊层在低温条件下的冲击韧性好，焊缝中心的冲击功单值在85J以上，均值为105J，熔合线的冲击功单值在121J以上，均值为140.3J。实施例2提供的焊接方法得到的焊层在低温条件下的冲击韧性好，焊缝中心的冲击功单值在81J以上，均值为98J，熔合线的冲击功单值在123J以上，均值为138.7J。可见，通过本发明提供的方法焊接X90管线钢管的焊层的低温冲击韧性好，能够满足管道输送的使用要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种X90管线钢管气保护药芯焊丝半自动焊方法，所述方法包括：

步骤a、将待焊接的两段X90管线钢管的接头处加工为坡口，其特征在于，所述坡口角度为44～60°，钝边高度为1～2mm，管口组对间距为2～3mm。

所述方法还包括：

步骤b、对所述坡口进行预热及保温处理，然后利用第一气体保护焊机及实芯焊丝，以半自动下向焊的方式进行根焊，并形成根焊层；

步骤c、当所述根焊层的温度在预定温度范围内时，利用第二气体保护焊机及第一药芯焊丝，以半自动上向焊的方式，在所述根焊层的上端进行热焊，并形成热焊层；

步骤d、当所述热焊层的温度在所述预定温度范围内时，利用所述第二气体保护焊机及第二药芯焊丝，以所述半自动上向焊的方式，在所述热焊层的上端进行多层多道填充焊，直至所述坡口的上部，并形成填充焊层；

步骤e、当所述填充焊层的温度在所述预定温度范围内时，利用所述第二气体保护焊机及第三药芯焊丝，以所述半自动上向焊的方式，在所述填充焊层的上端进行多层多道盖面焊，并形成盖面焊层，完成两段所述X90管线钢管之间的焊接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述预热温度为100℃～120℃，所述保温时间为3～8min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述第一气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与CO₂气罐连接，设定所述第一气体保护焊机的参数为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤c中，所述第二气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与Ar+CO₂混合气罐连接，设定所述第二气体保护焊机的参数为：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤d中，所述第二气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与Ar+CO₂混合气罐连接，设定所述第二气体保护焊机的参数为：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤e中，所述第二气体保护焊机通过直流电源反接法连接，并与Ar+CO₂混合气罐连接，设定所述第二气体保护焊机的参数为：

7.根据权利要求4～6任一项所述的方法，其特征在于，所述Ar与所述CO₂的体积比为2～4:0.5～1。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定温度范围为80℃～100℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实芯焊丝为AWS A5.29ER70S-G型号的实芯焊丝，直径为1.0～1.4mm；

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述AWS A5.29E91T1-K2型号的药芯焊丝包括以下质量百分比的组分：