CN110695500A - 一种具有优异低温性能的x80管线钢焊接接头制备方法 - Google Patents

一种具有优异低温性能的x80管线钢焊接接头制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，包括在待焊接的两块X80管线钢对接面加工出双Y型对称坡口面，将两块X80管线钢的对接面对接，采用埋弧焊焊接，外焊缝使用双丝多层多道焊接，内焊缝使用三丝单层单道焊接，焊接结束后，将试样进行打磨，即制得具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头。制得的X80管线钢焊接接头在‑45℃低温条件下的冲击功较好，保证了X80管线钢焊接接头在‑45℃低温环境下的服役性能。

Description

一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法
技术领域
本发明属于管线钢焊接技术领域，涉及一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法。
背景技术
随着管道工程的建设的增加，为了提高运输效率和降低施工成本，作为改变管线方向的热煨弯管具有广泛的应用。X80高强钢具有高强度、高韧性、良好的抗HIC、SSC性能等优点，是目前石油管线工程主要用钢。X80管线钢以超低碳针状铁素体为组织特征。该钢的化学成分为：C：≤0.22％，Si：≤0.40％，Mn：≤1.85％，P：≤0.030％，S：≤0.018％，Nb+V+Ti：≤0.5％。管线钢中起到固溶强化作用的有C、Mn、Mo、Cu等元素。其强化机理是依靠融入奥氏体中的溶质原子造成晶格畸变，从而增大位错运动的阻力，使得管线钢强度升高。
然而，目前X80管线钢焊接接头的冲击韧性可以满足-20℃温度下的服役条件，无法满足-45℃下的服役要求。所以发明一种优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法具有重要的工程应用意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，解决了现有X80管线钢焊接接头在-45℃低温条件下冲击韧性差的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，包括在待焊接的两块X80管线钢对接面加工出双Y型对称坡口面，将两块X80管线钢的对接面对接，采用埋弧焊焊接，外焊缝使用双丝多层多道焊接，内焊缝使用三丝单层单道焊接，焊接结束后，将试样进行打磨，即制得具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头。
本发明的技术特征还在于，
具体包括以下步骤：
步骤1：对待焊接的两块X80管线钢进行预处理，在两块X80管线钢的对接面上加工出双Y型对称坡口面，坡口面的坡度为35°，再打磨两块X80管线钢表面；
步骤2：将两块X80管线钢的对接面对接后置于焊接台上，用夹具固定两块X80管线钢；
步骤3：采用埋弧焊焊接两块X80管线钢，外焊缝使用双丝多层多道焊接；
步骤4：外焊缝焊接结束后，将两块X80管线钢翻转，使内焊缝朝上，内焊缝使用三丝单层单道焊接；
步骤5：内焊缝焊接完毕后在空气中冷却，用砂纸打磨焊接处表面，除去焊渣，即制得具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头。
外焊缝使用的1#焊丝为大西洋S13，2#焊丝为BJ-H06HR，焊剂为SJ101G3。
外焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为780A～980A，电压为30V～32V；外焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为650A～680A，电压为33V～35V，焊接速度为1.3m/min～1.5m/min，焊接热输入为21kJ/cm～30kJ/cm。
内焊缝使用的1#焊丝为BJ-H06HR，2#焊丝为H08C，3#焊丝为H08C，焊剂为SJ101G3。
内焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为1000A～1300A，电压为32V～33V；内焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为750A～860A，电压为34V～36V；内焊缝使用的3#焊丝的焊接电流为680A～760A，电压为36V～38V，焊接速度为0.8m/min～1.3m/min，焊接热输入为40kJ/cm～47kJ/cm。
X80管线钢的厚度为30mm～40mm，X80管线钢对接面的中间为平整面，平整面的高度为10mm～12mm。
步骤2中，将两块X80管线钢的对接面对接后，对接面间隙为1.8mm～2.2mm。
坡口面由铣削加工而成。
本发明的有益效果是，在X80管线钢对接面加工出双Y型对称坡口面，采用埋弧焊焊接，外焊缝使用双丝多层多道焊接，内焊缝使用三丝单层单道焊接，得到针状铁素体焊缝组织，使焊缝组织在-45℃低温条件下的冲击功较好，保证了X80管线钢焊接接头在-45℃低温环境下的服役性能。
附图说明
图1是本发明X80管线钢焊接接头制备方法中的坡口面示意图；
图2是本发明X80管线钢焊接接头制备方法中的坡口填充示意图；
图3是本发明实施例1中制备的X80管线钢焊接接头照片；
图4是本发明实例1中制备的X80管线钢焊接接头的内焊缝金相组织图；
图5是本发明实例1中制备的X80管线钢焊接接头的外焊缝金相组织图；
图6是本发明实例2中制备的X80管线钢焊接接头的内焊缝金相组织图；
图7是本发明实例2中制备的X80管线钢焊接接头的外焊缝金相组织图；
图8是本发明实例3中制备的X80管线钢焊接接头的内焊缝金相组织图；
图9是本发明实例3中制备的X80管线钢焊接接头的外焊缝金相组织图。
图中，1.X80管线钢，2.坡口面，3.平整面，4.外焊缝，5.内焊缝。
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。
本发明一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，包括以下步骤：
步骤1：对待焊接的两块X80管线钢进行预处理，在两块X80管线钢的对接面上加工出双Y型对称坡口面，坡口面由铣削加工而成，坡口面的坡度为35°，再打磨两块X80管线钢表面；X80管线钢的厚度为30mm～40mm，X80管线钢对接面的中间为平整面，平整面的高度为10mm～12mm；
步骤2：将两块X80管线钢的对接面对接后置于焊接台上，对接面间隙为1.8mm～2.2mm，用夹具固定所述两块X80管线钢；
步骤3：采用埋弧焊焊接两块X80管线钢，外焊缝使用双丝多层多道焊接；外焊缝使用的1#焊丝为大西洋S13，2#焊丝为BJ-H06HR，焊剂为SJ101G3。外焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为780A～980A，电压为30V～32V；外焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为650A～680A，电压为33V～35V，焊接速度为1.3m/min～1.5m/min，焊接热输入为21kJ/cm～30kJ/cm；
步骤4：外焊缝焊接结束后，将两块X80管线钢翻转，使内焊缝朝上，内焊缝使用三丝单层单道焊接；内焊缝使用的1#焊丝为BJ-H06HR，2#焊丝为H08C，3#焊丝为H08C，焊剂为SJ101G3。内焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为1000A～1300A，电压为32V～33V；内焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为750A～860A，电压为34V～36V；内焊缝使用的3#焊丝的焊接电流为680A～760A，电压为36V～38V，焊接速度为0.8m/min～1.3m/min，焊接热输入为40kJ/cm～47kJ/cm；
步骤5：内焊缝焊接完毕后在空气中冷却，用砂纸打磨焊接处表面，除去焊渣，即制得具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头。
实施例1
制备一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头，包括以下步骤：
步骤1：参照图1，对待焊接的两块X80管线钢1进行预处理，在厚度为34.5mm的两块X80管线钢1的对接面上加工出双Y型对称坡口面2，坡口面2由铣削加工而成，坡口面的坡度为35°，X80管线钢对接面的中间为平整面3，平整面3的高度为10.6mm；打磨两块X80管线钢表面至光滑；
步骤2：将两块X80管线钢的对接面对接后置于焊接台上，对接面间隙为2mm，用夹具固定两块X80管线钢；
步骤3：采用埋弧焊焊接两块X80管线钢1，参见图2，外焊缝4使用双丝多层多道焊接；外焊4使用的1#焊丝为大西洋S13，2#焊丝为BJ-H06HR，焊剂为SJ101G3。外焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为980A，焊接电压为30.5V，电极接法为DC-；外焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为650A，电压为34.5V，电极接法为AC，外焊缝使用的两种焊丝的焊接热输入均为24kJ/cm，焊接速度为1.35m/min；
步骤4：外焊缝焊接结束后，将两块X80管线钢翻转，使内焊缝5朝上，内焊缝使用三丝单层单道焊接；内焊缝使用的1#焊丝为BJ-H06HR，2#焊丝为H08C，3#焊丝为H08C，焊剂为SJ101G3。内焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为1200A，焊接电压为33V，电极接法为DC-；内焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为750A，焊接电压为36V，电极接法为AC；内焊缝使用的3#焊丝的焊接电流为680A，焊接电压为38V，电极接法为AC，内焊缝使用的三种焊丝的焊接热输入均为41kJ/cm，焊接速度为1.3m/min；
步骤5：内焊缝焊接完毕后，使试样在空气中冷却，用砂纸打磨焊接处表面，除去焊渣，即制得具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头(见图3)。
观察实施1制备的X80管线钢焊接接头的金相组织，图4是X80管线钢焊接接头的内焊缝金相组织图，图5是X80管线钢焊接接头的外焊缝金相组织图，从图4和图5可看出，实施例1制备的X80管线钢焊接接头，内焊缝和外焊缝的组织均匀，布满大量的针状铁素体。
经测试，实施1制备的X80管线钢焊接接头的内焊缝在-45℃的冲击功为141J，外焊缝在-45℃的冲击功为136J，表明本发明制备方法制备出的X80管线钢焊接接头在-45℃低温环境下冲击功较好，保证了其在低温下的服役性能。
实施例2
制备一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头，包括以下步骤：
步骤1：对待焊接的两块X80管线钢1进行预处理，在厚度为30mm的两块X80管线钢1的对接面上加工出双Y型对称坡口面2，坡口面2由铣削加工而成，坡口面的坡度为35°，X80管线钢对接面的中间为平整面3，平整面3的高度为10mm；打磨两块X80管线钢表面至光滑；
步骤2：将两块X80管线钢的对接面对接后置于焊接台上，对接面间隙为1.8mm，用夹具固定两块X80管线钢；
步骤3：采用埋弧焊焊接两块X80管线钢1，外焊缝4使用双丝多层多道焊接；外焊缝使用的1#焊丝为大西洋S13，2#焊丝为BJ-H06HR，焊剂为SJ101G3。外焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为780A，焊接电压为32V，电极接法为DC-；外焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为650A，电压为33.5V，电极接法为AC，外焊缝使用的两种焊丝的焊接热输入均为21kJ/cm，焊接速度为1.5m/min；
步骤4：外焊缝焊接结束后，将两块X80管线钢翻转，使内焊缝朝上，内焊缝使用三丝单层单道焊接；内焊缝使用的1#焊丝为BJ-H06HR，2#焊丝为H08C，3#焊丝为H08C，焊剂为SJ101G3。内焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为1000A，焊接电压为32.5V，电极接法为DC-；内焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为850A，焊接电压为34V，电极接法为AC；内焊缝使用的3#焊丝的焊接电流为750A，焊接电压为36V，电极接法为AC，内焊缝使用的三种焊丝的焊接热输入均为47kJ/cm，焊接速度为0.8m/min；
步骤5：内焊缝焊接完毕后，使试样在空气中冷却，用砂纸打磨焊接处表面，除去焊渣，即制得具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头。
观察实施2制备的X80管线钢焊接接头的金相组织，图6是X80管线钢焊接接头的内焊缝金相组织图，图7是X80管线钢焊接接头的外焊缝金相组织图，从图6和图7可看出，实施例1制备的X80管线钢焊接接头，内焊缝和外焊缝的组织均匀，布满大量的针状铁素体。
经测试，实施2制备的X80管线钢焊接接头的内焊缝在-45℃的冲击功为122J，外焊缝在-45℃的冲击功为133J，表明本发明制备方法制备出的X80管线钢焊接接头在-45℃低温环境下冲击功较好，保证了其在低温下的服役性能。
实施例3
制备一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头，包括以下步骤：
步骤1：对待焊接的两块X80管线钢1进行预处理，在厚度为40mm的两块X80管线钢1的对接面上加工出双Y型对称坡口面2，坡口面2由铣削加工而成，坡口面的坡度为35°，X80管线钢对接面的中间为平整面3，平整面3的高度为12mm；打磨两块X80管线钢表面至光滑；
步骤2：将两块X80管线钢的对接面对接后置于焊接台上，对接面间隙为2.2mm，用夹具固定两块X80管线钢；
步骤3：采用埋弧焊焊接两块X80管线钢1，外焊缝4使用双丝多层多道焊接；外焊缝使用的1#焊丝为大西洋S13，2#焊丝为BJ-H06HR，焊剂为SJ101G3。外焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为950A，焊接电压为31.5V，电极接法为DC-；外焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为680A，电压为34.5V，电极接法为AC，外焊缝使用的两种焊丝的焊接热输入均为28kJ/cm，焊接速度为1.5m/min；
步骤4：外焊缝焊接结束后，将两块X80管线钢翻转，使内焊缝5朝上，内焊缝使用三丝单层单道焊接；内焊缝使用的1#焊丝为BJ-H06HR，2#焊丝为H08C，3#焊丝为H08C，焊剂为SJ101G3。内焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为1100A，焊接电压为32.5V，电极接法为DC-；内焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为860A，焊接电压为34V，电极接法为AC；内焊缝使用的3#焊丝的焊接电流为760A，焊接电压为36V，电极接法为AC，内焊缝使用的三种焊丝的焊接热输入均为47kJ/cm，焊接速度为1.3m/min；
步骤5：内焊缝焊接完毕后，使试样在空气中冷却，用砂纸打磨焊接处表面，除去焊渣，即制得具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头。
观察实施3制备的X80管线钢焊接接头的金相组织，图8是X80管线钢焊接接头的内焊缝金相组织图，图9是X80管线钢焊接接头的外焊缝金相组织图，从图8和图9可看出，实施例3制备的X80管线钢焊接接头，内焊缝和外焊缝的组织均匀，布满大量的针状铁素体。
经测试，实施3制备的X80管线钢焊接接头的内焊缝在-45℃的冲击功为135J，外焊缝在-45℃的冲击功为148J，表明本发明制备方法制备出的X80管线钢焊接接头在-45℃低温环境下冲击功较好，保证了其在低温下的服役性能。
表1实施例1-3焊接工艺参数

Claims (9)

1.一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，其特征在于，包括在待焊接的两块X80管线钢对接面加工出双Y型对称坡口面，将两块X80管线钢的对接面对接，采用埋弧焊焊接，外焊缝使用双丝多层多道焊接，内焊缝使用三丝单层单道焊接，焊接结束后，将试样进行打磨，即制得具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头。
2.根据权利要求1所述的一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：对待焊接的两块X80管线钢进行预处理，在两块X80管线钢的对接面上加工出双Y型对称坡口面，坡口面的坡度为35°，再打磨两块X80管线钢表面；
步骤2：将两块X80管线钢的对接面对接后置于焊接台上，用夹具固定所述两块X80管线钢；
步骤3：采用埋弧焊焊接两块X80管线钢，外焊缝使用双丝多层多道焊接；
步骤4：外焊缝焊接结束后，将两块X80管线钢翻转，使内焊缝朝上，内焊缝使用三丝单层单道焊接；
步骤5：内焊缝焊接完毕后在空气中冷却，用砂纸打磨焊接处表面，除去焊渣，即制得具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，其特征在于，所述外焊缝使用的1#焊丝为大西洋S13，2#焊丝为BJ-H06HR，焊剂为SJ101G3。
4.根据权利要求3所述的一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，其特征在于，所述外焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为780A～980A，电压为30V～32V；外焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为650A～680A，电压为33V～35V，焊接速度为1.3m/min～1.5m/min，焊接热输入为21kJ/cm～30kJ/cm。
5.根据权利要求2所述的一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，其特征在于，所述内焊缝使用的1#焊丝为BJ-H06HR，2#焊丝为H08C，3#焊丝为H08C，焊剂为SJ101G3。
6.根据权利要求5所述的一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，其特征在于，所述内焊缝使用的1#焊丝的焊接电流为1000A～1300A，电压为32V～33V；内焊缝使用的2#焊丝的焊接电流为750A～860A，电压为34V～36V；内焊缝使用的3#焊丝的焊接电流为680A～760A，电压为36V～38V，焊接速度为0.8m/min～1.3m/min，焊接热输入为40kJ/cm～47kJ/cm。
7.根据权利要求2所述的一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，其特征在于，所述X80管线钢的厚度为30mm～40mm，X80管线钢对接面的中间为平整面，平整面的高度为10mm～12mm。
8.根据权利要求2所述的一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，其特征在于，所述步骤2中，将两块X80管线钢的对接面对接后，对接面间隙为1.8mm～2.2mm。
9.根据权利要求2所述的一种具有优异低温性能的X80管线钢焊接接头制备方法，其特征在于，所述坡口面由铣削加工而成。
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付超 等: "螺旋缝埋弧焊管预精焊工艺内焊三丝的应用", 《钢管》 *

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