CN110592360B - 具有优异低温韧性的x80弯管焊接接头的热处理方法 - Google Patents

具有优异低温韧性的x80弯管焊接接头的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的具有优异低温韧性的X80弯管焊接接头的热处理方法，首先，将X80管线钢采用标准的埋弧焊丝进行三丝两层两道焊，得到直焊缝焊接接头；其次，将得到的直焊缝焊接接头通过在高温感应加热炉进行正火热处理，热处理同时进行折弯并直接空冷，得到弯管焊接接头；最后，将得到的弯管焊接接头置于箱式电阻炉，进行再次热处理并空冷到室温即可。本发明公开的方法较以往简单易操作，操作流程简化，极大的改善了X80弯管焊接接头由于受热弯曲而导致的力学性能的降低，保证了X80弯管处低温冲击吸收功高，拉伸延伸率好，屈服强度和抗拉强度较高等综合力学性能。

Description

具有优异低温韧性的X80弯管焊接接头的热处理方法
技术领域
本发明属于管线焊接技术领域，具体涉及一种具有优异低温韧性的X80弯管焊接接头的热处理方法。
背景技术
近年来，中国的西气东输二线及三线天然气管道工程，中亚天然气管道工程、中俄天然气管道工程以及中贵天然气管道工程，主干线均采用X80钢级，在国外X80管线也相继得以应用。弯管作为改变管线方向的必要结构得到了广泛应用。在西气东输、中俄、中亚等石油天然气管道建设中，特别是中俄东线工程需要穿越极寒冻土地区，部分站点的管线和弯管需要暴露在低温环境中，焊接接头作为弯管性能最薄弱的区域使得X80弯管焊接接头的低温韧性方面面临巨大的挑战。目前，X80弯管焊接接头的热处理技术主要缺陷是：淬火加热通常采用一次性加热至淬火温度，冷却方式为油冷，工艺复杂，操作环境恶劣、环境污染较大，因此，需要进一步优化X80弯管焊接接头的热处理工艺，从而提高弯管处的整体低温力学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有优异低温韧性的X80弯管焊接接头的热处理方法，能够实现X80弯管处低温冲击吸收功高，拉伸延伸率好，屈服强度和抗拉强度较高。
本发明所采用的技术方案是，具有优异低温韧性的X80弯管焊接接头的热处理方法，具体操作过程包括如下步骤：
步骤1，将X80管线钢采用标准的埋弧焊丝进行三丝两层两道焊，得到直焊缝焊接接头；
步骤2，将得到的直焊缝焊接接头通过在高温感应加热炉进行正火热处理，热处理同时进行折弯并直接空冷，得到弯管焊接接头；
步骤3，将步骤2得到的弯管焊接接头置于箱式电阻炉，进行再次热处理并空冷到室温即可，该热处理温度低于步骤2中的热处理温度。
本发明的其他特点还在于，
步骤1中X80管线钢按照质量百分比包括如下组分：C为0.02％～0.04％、Si为0.1％～0.2％、Mn为1.25％～1.86％、P为≦0.018％、S为≦0.004％、Nb为0.04％～0.08％、Ti为0.1％～0.2％；Al为0.18％～0.31％、V为0.10％～0.35％、Ni为0.10％～0.23％、Mo为0.15％～0.28％、Cu为≦0.2％、Cr为≦0.02％、Bi为≦0.005％，余量为Fe，上述组分质量百分比总和100％。
X80管线钢中碳当量Ceq为0.31～0.42。
步骤1中采用的埋弧焊丝包括牌号NS-2埋弧焊丝。
步骤2中正火热处理条件：温度为880℃～980℃，推进速度10mm/min～20mm/min。
步骤3中热处理条件：温度为630℃～660℃，保温时间为60min～100min。
得到的X80弯管焊接接头中母材抗拉强度≧708MP，焊接接头抗拉强度≧680MPa；在-45℃下，母材冲击吸收功≧155J，焊接接头冲击吸收功≧95J。
本发明的有益效果是，一种具有优异低温韧性的X80弯管焊接接头的热处理方法，能够实现X80弯管处低温冲击吸收功高，拉伸延伸率好，屈服强度和抗拉强度较高。本发明的热处理方法区别于现有采用淬火的方式，主要是在弯管基础上直接采用正火对X80弯管焊接接头处理，同时采用高温回火冷却方式采用空冷，此方法较以往简单易操作，操作流程简化，极大的改善了X80弯管焊接接头由于受热弯曲而导致的力学性能的降低，保证了X80弯管处低温冲击吸收功高，拉伸延伸率好，屈服强度和抗拉强度较高等综合力学性能。
附图说明
图1是本发明的实施例1中-45℃冲击试样宏观图照片；
图2是X80管线钢目前主流采用淬火+回火的-45℃冲击试样宏观图照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的具有优异低温韧性的X80弯管焊接接头的热处理方法，具体操作过程包括如下步骤：
步骤1，将X80管线钢采用标准的埋弧焊丝进行三丝两层两道焊，得到直焊缝焊接接头；
步骤1中X80管线钢按照质量百分比包括如下组分：C为0.02％～0.04％、Si为0.1％～0.2％、Mn为1.25％～1.86％、P为≦0.018％、S为≦0.004％、Nb为0.04％～0.08％、Ti为0.1％～0.2％；Al为0.18％～0.31％、V为0.10％～0.35％、Ni为0.10％～0.23％、Mo为0.15％～0.28％、Cu为≦0.2％、Cr为≦0.02％、Bi为≦0.005％，余量为Fe，上述组分质量百分比总和100％；
步骤1中采用的埋弧焊丝包括牌号NS-2埋弧焊丝；
步骤2，将得到的直焊缝焊接接头通过在高温感应加热炉进行正火热处理，热处理同时进行折弯并直接空冷，得到弯管焊接接头；
步骤2中正火热处理条件：温度为880℃～980℃，推进速度10mm/min～20mm/min。
步骤3，将步骤2得到的弯管焊接接头置于箱式电阻炉，进行再次热处理并空冷到室温即可，该热处理温度低于步骤2中的热处理温度。
步骤3中热处理条件：温度为630℃～660℃，保温时间为60min～100min。
得到的X80弯管焊接接头中母材抗拉强度≧708MP，焊接接头抗拉强度≧680MPa；在-45℃下，母材冲击吸收功≧155J，焊接接头冲击吸收功≧95J。
实施例1
步骤1，采用选择X80管线钢，按照质量百分比组分如下：C为0.02％、Si为0.1％、Mn为1.25％、P为0.018％、S为0.004％、Nb为0.04％、Ti为0.1％、Al为0.18％、V为0.10％、Ni为0.10％、Mo为0.15％、Cu为0.2％；Cr为0.02％、Bi为0.005％，余量为Fe，碳当量Ceq为0.31；采用标准牌号NS-2埋弧焊丝三丝两层两道焊，焊接过程温度为180℃，热输入30kJ/cm；
步骤2，将采用埋弧焊焊接方法得到的直焊缝母管进行中频感应整体加热弯制，正火加热温度为880℃，推进速度10mm/min，冷却方式为空冷到室温；
步骤3，将步骤2得到的弯管焊接接头进行整体回火处理：加热仪器为箱式电阻炉，回火温度630℃，最高温度保温时间为60min，冷却方式为空冷到室温；经过测量加工得到的焊接弯头中母材抗拉强度为725MP，焊接接头抗拉强度为680MPa；在-45℃下：母材比冲击吸收功为167J，焊接接头比冲击吸收功为103J；低温-45℃冲击试样宏观图照片如图1所示，(从图1和图2可以清晰的看出在-45℃冲击样中剪切唇的大小，采用了本发明的热处理工艺较现有工艺的剪切唇面积更大，纤维区更小，低温韧性更优。可在最低温度为-45℃下服役。
实施例2
步骤1，采用选择X80管线钢，按照质量百分比组分如下：C为0.03％、Si为0.2％、Mn为1.58％、P为0.016％、S为0.002％、Nb为0.07％、Ti为0.2％、Al为0.2％、V为0.18％、Ni为0.2％、Mo为0.19％、Cu为0.1％；Cr为0.01％、Bi为0.004％，余量为Fe，碳当量Ceq为0.35；采用标准牌号NS-2埋弧焊丝三丝两层两道焊，焊接过程温度为160℃，热输入33kJ/cm；
步骤2，将采用埋弧焊焊接方法得到的直焊缝母管进行中频感应整体加热弯制，正火加热温度为920℃，推进速度13mm/min，冷却方式为空冷到室温；
步骤3，将步骤2得到的弯管焊接接头进行整体回火处理：加热仪器为箱式电阻炉，回火温度640℃，最高温度保温时间为80min，冷却方式为空冷到室温；经过测量加工得到的焊接弯头中母材抗拉强度为705MP，焊接接头抗拉强度为693MPa；在-45℃下：母材比冲击吸收功为155J，焊接接头比冲击吸收功为95J；因此，可在最低温度为-45℃下服役。
实施例3
步骤1，采用选择X80管线钢，按照质量百分比组分如下：C为0.04％、Si为0.2％、Mn为1.86％、P为0.015％、S为0.001％、Nb为0.08％、Ti为0.2％、Al为0.31％、V为0.35％、Ni为0.23％、Mo为0.28％、Cu为0.15％；Cr为0.01％、Bi为0.005％，余量为Fe，碳当量Ceq为0.42；采用标准牌号NS-2埋弧焊丝三丝两层两道焊，焊接过程温度为120℃，热输入38kJ/cm；
步骤2，将采用埋弧焊焊接方法得到的直焊缝母管进行中频感应整体加热弯制，正火加热温度为940℃，推进速度16mm/min，冷却方式为空冷到室温；
步骤3，将步骤2得到的弯管焊接接头进行整体回火处理：加热仪器为箱式电阻炉，回火温度650℃，最高温度保温时间为85min，冷却方式为空冷到室温；经过测量加工得到的焊接弯头中母材抗拉强度为768MP，焊接接头抗拉强度为702MPa；在-45℃下：母材比冲击吸收功为165J，焊接接头比冲击吸收功为109J；因此，可在最低温度为-45℃下服役。
实施例4
步骤1，采用选择X80管线钢，按照质量百分比组分如下：C为0.04％、Si为0.2％、Mn为1.86％、P为0.018％、S为0.004％、Nb为0.08％、Ti为0.2％、Al为0.31％、V为0.35％、Ni为0.23％、Mo为0.28％、Cu为0.2％；Cr为0.02％、Bi为0.005％，余量为Fe，碳当量Ceq为0.42；采用标准牌号NS-2埋弧焊丝三丝两层两道焊，焊接过程温度为170℃，热输入38kJ/cm；
步骤2，将采用埋弧焊焊接方法得到的直焊缝母管进行中频感应整体加热弯制，正火加热温度为960℃，推进速度20mm/min，冷却方式为空冷到室温；
步骤3，将步骤2得到的弯管焊接接头进行整体回火处理：加热仪器为箱式电阻炉，回火温度660℃，最高温度保温时间为100min，冷却方式为空冷到室温；经过测量加工得到的焊接弯头中母材抗拉强度为728MP，焊接接头抗拉强度为687MPa；在-45℃下：母材比冲击吸收功为173J，焊接接头比冲击吸收功为118J；因此，可在最低温度为-45℃下服役。

Claims (3)

1.具有优异低温韧性的X80弯管焊接接头的热处理方法，其特征在于，具体操作过程包括如下步骤：
步骤1，将X80管线钢采用标准的埋弧焊丝进行三丝两层两道焊，得到直焊缝焊接接头；
步骤2，将得到的直焊缝焊接接头通过在高温感应加热炉进行正火热处理，热处理同时进行折弯并直接空冷，得到弯管焊接接头；
步骤3，将步骤2得到的弯管焊接接头置于箱式电阻炉，进行再次热处理并空冷到室温即可，该热处理温度低于步骤2中的热处理温度；
所述步骤1中X80管线钢按照质量百分比包括如下组分：C为0.02%～0.04%、Si为0.1%～0.2%、Mn为1.25%～1.86%、P为≦0.018%、S为≦0.004%、Nb为0.04%～0.08%、Ti为0.1%～0.2%；Al为0.18%～0.31%、V为0.10%～0.35%、Ni为0.10%～0.23%、Mo为0.15%～0.28%、Cu为≦0.2%、Cr为≦0.02%、Bi为≦0.005%，余量为Fe，上述组分质量百分比总和100%；
所述X80管线钢中碳当量Ceq为0.31~0.42；
所述步骤2中正火热处理条件：温度为880℃~980℃，推进速度10 mm/min ~20mm/min；
所述步骤3中热处理条件：温度为630℃~660℃，保温时间为60min~100min。
2.如权利要求1所述的具有优异低温韧性的X80弯管焊接接头的热处理方法，其特征在于，所述步骤1中采用的埋弧焊丝包括牌号NS-2埋弧焊丝。
3.如权利要求1所述的具有优异低温韧性的X80弯管焊接接头的热处理方法，其特征在于，得到的X80弯管焊接接头中母材抗拉强度≧708MP，焊接接头抗拉强度≧680MPa；在-45℃下，母材冲击吸收功≧155J，焊接接头冲击吸收功≧95J。
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