CN113118600B - 低温、酸性环境服役钢管的焊接方法及钢管 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油天然气输送管道技术领域，具体涉及一种低温、酸性环境服役钢管的焊接方法及钢管，旨在解决现有技术中管体及焊缝的低温韧性、低硬度及耐腐蚀性能无法达到要求的问题。本申请中的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法应用的焊丝、焊剂均为常用的焊丝、焊剂，通过优化配比，获得所需目标焊缝成分及性能，不必专门选用或开发价格昂贵、开发及采购周期较长的专用焊接材料，焊材选用方便，经济性好。此外，采用本发明通过内、外焊缝差异化的工艺设计，解决了焊缝强度、低温韧性、低硬度和优异抗酸性能之间的矛盾。与现有的抗酸钢管产品相比，采用本发明制造的抗酸钢管焊缝，可以满足‑45摄氏度服役要求，钢管抗酸性能显著优于现有产品。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气输送管道技术领域，具体涉及一种低温、酸性环境服役钢管的焊接方法及钢管。
背景技术
管道作为一种高效、经济的输送方式，是石油天然气长距离输送的主要方式。随着油气开采向高寒、极地地区以及海洋的发展，以及油气资源中不可避免的H2S等腐蚀介质含量的增多，用于此类环境的油气输送管材的服役安全受到低温以及腐蚀的双重挑战。为此，要求管材管体和焊缝既要有足够的强度和低温韧性，又要具有抗硫化物应力腐蚀开裂以及氢致开裂的能力。对这类管线钢管焊缝金属的特殊要求包括：
一、与钢级相匹配的强度要求；二、在规定的试验温度下具有足够的韧性；三、要求焊缝具有较低的硬度；四、符合要求的抗HIC、和SSC能力。目前，API Spec 5L、GB/T 9711等国内外管线标准中均有对酸性服役环境用焊管的制造及性能要求。国内外L415/X60强度级别的抗酸钢管均有大量的应用，X65/L450强度级别的抗酸钢管也有报道。然而，目前公开报道的酸性环境服役管线钢管，其服役温度一般均在0摄氏度左右，对于焊缝硬度要求一般为不大于250HV10。
然而，随着服役环境越来越苛刻，对钢管提出低温服役要求以及更高的酸性服役性能要求。这种同时具备耐低温以及耐腐蚀能力的管线在国内外尚比较少见。其主要制造难度在于管体及焊缝的低温韧性、低硬度及耐腐蚀性能。由于焊缝在焊接熔化时形成铸态组织，其不像钢板那样可以通过轧制提高强韧性，主要依靠合金元素及焊接工艺获得所需性能。由于焊缝的强度和低温韧性都需要合金元素来保证，但合金元素的添加又带来硬度的增加，造成抗酸性能难以提升。另一方面，对于直缝埋弧焊管的制造，通常都是采用先内焊、再外焊的工艺，由于外焊时对内焊缝金属的回火作用，内焊缝的硬度高于外焊缝硬度是普遍现象。由于内焊缝硬度偏高，使钢管整体抗酸性能受到影响。因此，焊接技术是低温、酸性服役环境钢管制造的主要挑战。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中管体及焊缝的低温韧性、低硬度及耐腐蚀性能无法达到要求的问题。本申请第一方面提供一种低温、酸性环境服役钢管的焊接方法，包括以下步骤：
步骤S100，对待卷制钢板的两条侧边分别进行铣削加工处理，所述铣削加工处理用于使待卷制钢板在卷制成型后两条侧边的拼接缝隙能够形成沿竖直方向开口方向相反的双V结构；
步骤S200，将铣削加工处理后的待卷制钢板依次进行预弯、成型、预焊后获取待焊接钢管；
步骤S300，通过预设的多丝自动埋弧内焊方法和多丝自动埋弧外焊方法依次对所述待焊接钢管进行内焊和外焊，以获取在-45摄氏度条件下夏比冲击功≥35J，内焊缝维氏硬度≤220HV10钢管成品，所述钢管成品焊缝化学成分的重量百分比如下：
内焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:0.8％～1.30％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0％～0.15％，Ni:0％～0.2％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.005％～0.02％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.015％，B:0.0005％～0.001％，Pcm:0.11％～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质；
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在一些优选技术方案中所述步骤S300中的“预设的多丝自动埋弧内焊方法”通过第一预制焊丝和第一预制焊剂对所述待焊接钢管进行内焊接；
所述第一预制焊丝为由四根焊丝构成的内焊焊丝组，所述内焊焊丝组的焊丝由P≤0.010％、S≤0.008％的H08MnMoTiB焊丝和H08A焊丝构成；
所述内焊焊丝组的排列方式包括两种，其中，第一种为第一丝和第三丝为H08MnMoTiB焊丝，第二丝和第四丝为H08A焊丝；第二种为第三丝或第四丝中一根为H08A焊丝，其余三丝为H08MnMoTiB焊丝；
所述第一预制焊剂为SJ101G与SJ603的混合焊剂或者SJ102G与SJ603DR混合焊剂；其中，混合焊剂中各组成的混合比为W内，W内∈[1，4]。
在一些优选技术方案中，所述步骤S300中“预设的多丝自动埋弧内焊方法”具体为：
其中，内焊焊丝组中第一丝为直流反接，第二至第四丝为交流；第一丝至第四丝的电流分别为900～1000A、700～800A、600～700A、500～600A，电压分别为31～33V、35～37V、37～40V、38～42V，焊丝倾角分别为-10～-12°、-4～0°、+11～+15°、+21～+25°；
控制所述内焊焊丝组的工艺参数中各焊丝的直径为
焊丝伸长量为h1，焊丝间距为l1，焊丝速度为V1，线能量输入值为Q1；
其中，
h1∈[24，28]mm；l1∈[16，20]mm；V1∈[1.4，1.85]m/min；Q1∈[32，50]kJ/cm。
在一些优选技术方案中，所述步骤S300中的“预设的多丝自动埋弧外焊方法”通过第二预制焊丝和第二预制焊剂对所述待焊接钢管进行外焊接；
所述第二预制焊丝为P≤0.010％、S≤0.008％的H08MnMoTiB焊丝；
所述第二预制焊剂为SJ101G与SJ603的混合焊剂或者SJ102G与SJ603DR混合焊剂；其中，混合焊剂中各组成的混合比为W外，W外∈[1，4]。
在一些优选技术方案中，所述步骤S300中“预设的多丝自动埋弧外焊方法”具体为：通过由四根依次排列的所述第二预制焊丝构成的外焊焊丝组对待焊接钢管外侧焊接坡口进行焊接；
其中，外焊焊丝组中第一根所述第二预制焊丝为直流反接，第二至第四根所述第二预制焊丝为交流；第一根至第四根所述第二预制焊丝的电流分别为950～1050A、750～850A、650～750A、500～600A，电压分别为31～33V、35～37V、37～40V、38～42V，焊丝倾角分别为-10～-14°、-2～+2°、+13～+17°、+23～+27°；
控制所述外焊焊丝组的工艺参数中各第二预制焊丝的直径为
焊丝伸长量为h2，焊丝间距为l2，焊丝速度为V2，线能量输入值为Q2；
其中，
h2∈[26，30]mm；l2∈[16，20]mm；V2∈[1.4，1.85]m/min；Q2∈[32，50]kJ/cm。
在一些优选技术方案中，所述步骤S100中的“铣削加工处理”具体为：使拼接缝隙的钝边尺寸为b，b＝6.0±0.5mm；上坡口角度为c，c＝70°±5°；下坡口角度为d，d＝70°±5°，坡口深度为a，a＝[(T-b)/2]±1.0mm，其中T为待卷制钢板厚度。
在一些优选技术方案中，所述步骤S200中的“成型”具体为JCO成型。
在一些优选技术方案中，其中，
在一些优选技术方案中，所述待卷制钢板母材为L415MS～L485MS钢级，其化学成分的重量百分比为：C:0.02％～0.05％，Mn:1.0％～1.4％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.010％，S＜0.002％,，Mo:0％～0.15％，Ni:0％～0.3％，Cr:0％～0.3％，Cu:0％～0.3％，V:0％～0.05％，Nb:0.02％～0.06％，Ti:0.005％～0.02％，Al:0.015％～0.035％，N:0.003％～0.008％，Mo+Ni+Cr+Cu：0.3％～0.8％，Pcm:0.11％～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
在一些优选技术方案中，所述待卷制钢板母材的钢板为L415MS～L485MS钢板，宽度为1510～3720mm，厚度16-25mm。
本发明第二方面提供一种低温、酸性环境服役钢管的焊接系统，该系统包括：加工模块、卷制模块和焊接模块；其中
加工模块配置为：对待卷制钢板的两条侧边分别进行铣削加工处理，所述铣削加工处理用于使待卷制钢板在卷制成型后两条侧边的拼接缝隙能够形成沿竖直方向开口方向相反的双V结构；
卷制模块配置为：将铣削加工处理后的待卷制钢板依次进行预弯、成型、预焊后获取待焊接钢管；
焊接模块配置为：通过预设的多丝自动埋弧内焊方法和多丝自动埋弧外焊方法依次对所述待焊接钢管进行内焊和外焊。
本发明第三方面提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述技术方案中任一项所述的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法。
本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述技术方案中任一项所述的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法。
本申请第五方面提高一种适用于低温、酸性环境的服役钢管，该钢管基于上述技术方案中任一项所述的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法制成，该钢管在-45摄氏度条件下夏比冲击功≥35J，内焊缝维氏硬度≤220HV10，且该钢管的焊缝化学成分的重量百分比如下：
外焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:1.0％～1.5％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0.10％～0.30％，Ni:0％～0.3％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.01％～0.03％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.018％，B:0.001％～0.0015％，Pcm:0.12％～0.18％，余量为Fe和不可避免的杂质；
内焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:0.8％～1.30％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0％～0.15％，Ni:0％～0.2％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.005％～0.02％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.015％，B:0.0005％～0.001％，Pcm:0.11％～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明的有益效果：
本发明采用双V型焊接坡口，内外坡口均采用70度设计，焊接过程焊丝填充量适中，有利于保证焊接效率，同时有利于获得1.0t～1.3t的焊缝宽度，这样的焊缝形貌有利于焊接时熔池内的缺陷上浮，以及避免焊接热影响区与壁厚方向夹角过小，造成焊接热影响区韧性恶化。与70度最近邻的两个坡口刀为60度和90度，如果采用60度，一是焊接熔池窄、直，不利于焊接时缺陷上浮，焊接热影响区与厚度方向夹角小，韧性差；如果采用90度，焊接填充量有较大幅度的增加，焊接效率降低，同时过大的焊接热输入也会使熔池冷却速度降低，形成较多的晶界先共析铁素体，使低温韧性恶化。
本发明的焊丝、焊剂均为常用的焊丝、焊剂，通过优化配比，获得所需目标焊缝成分及性能，不必专门选用或开发价格昂贵、开发及采购周期较长的专用焊接材料，焊材选用方便，经济性好。H08MnMoTiB焊丝具有较高的Mn、Mo、Ti、B含量，通过筛选克服其P、S杂质元素高的缺点，与母材混合后形成的焊缝可以获得较高的强度和低温韧性；H08A焊丝具有较低的Mn及Ni、Cr元素含量，通过筛选克服其P、S杂质元素高的缺点，通过与H08MnMoTiB焊丝匹配可使焊缝中获得合适的Mn、Mo、Ni、Cr等元素的含量，使焊缝获得较低的硬度以及较高的低温韧性。SJ101、SJ102是常用的埋弧焊剂，具有优良的工艺性能和力学性能，但当焊缝合金元素含量较低时，配合SJ101、SJ102焊剂焊缝低温韧性仅能达到-10摄氏度左右；SJ603焊剂是高碱度焊剂，其特点是对焊缝的脱氧能力强，能够大幅改善焊缝的低温韧性，但该焊剂一般用于单丝小热输入埋弧焊接；但其用于多丝、大热输入埋弧焊接时工艺性能差，焊缝易产生气孔、夹渣缺陷；通过SJ101或SJ102和SJ603焊剂的合理匹配，利用SJ101、SJ102焊剂优异的工艺性能以及SJ603在改善焊缝低温韧性方面的作用在保证焊缝工艺性能的情况下，进一步提升焊缝低温韧性，可在焊缝合金含量较低的情况下将低温韧性试验温度推低至-45摄氏度。
本发明的内外焊缝采用不同的焊丝匹配，配合专用焊接工艺，使内外焊缝获得不同的合金元素含量。外焊缝中Mn、Mo、Ti、B元素以及Pcm均高于内焊缝，确保了外焊缝具有较高的强度和低温韧性，同时外焊缝中的合金元素含量范围也使外焊缝具有较好的抗酸性能；内焊缝中Mn、Mo、Ti、B元素以及Pcm均较外焊缝低，确保了内焊缝具有较低的硬度水平以及良好的抗酸性能，同时仍具有满足要求的低温韧性。
本发明采用优化的埋弧焊接工艺，第一丝采用直流反接，电弧具有较高的穿透性，主要用于确保熔深和内外焊缝完全熔合；第二、三、四丝采用交流，可以通过相位控制有效避免或减少电弧相互干扰，同时交流电弧具有较高的焊丝熔敷效率，起到高效填充作用；各丝电压呈逐步增加的方式分布，以适应焊接坡口下窄上宽的形状，避免以及期望获得下窄上宽、圆滑过渡的焊缝形貌，这样的焊缝形貌有利于熔池内的气体及夹渣上浮，可以避免咬边等焊接缺陷的产生，也有利于焊接热影响区的韧性；焊丝角度、间距的布置一方面是减少各个电弧之间的不利干扰，另一方面是加强熔池内部液态金属的流动，有利于气体、夹渣等缺陷的排出，有利于获得良好的焊缝形貌，确保焊缝内在质量以及外观质量。通过对焊缝宽度、内外焊缝重合量、内外焊缝焊偏、余高的控制，进一步控制焊缝形貌，改善焊接工艺性。该焊接工艺具有良好的工艺性能，可以弥补高碱度焊剂SJ603的添加带来的焊接工艺性能的降低，确保焊缝质量。
焊接后、扩径前进行100％焊缝无损探伤，有利于及时发现焊接缺陷，验证焊接材料和工艺设定的合理性，有利于进一步改进焊接工艺，提高焊接质量。
本发明焊接后进行塑形变形量0.5％～1.3％的全长机械扩径，改善管体及焊缝残余应力，对焊缝的强韧性进行检验。
本发明通过内、外焊缝差异化的工艺设计，解决了焊缝强度、低温韧性、低硬度和优异抗酸性能之间的矛盾。与现有的抗酸钢管产品相比，采用本发明制造的抗酸钢管焊缝，可以满足-45摄氏度服役要求，钢管抗酸性能显著优于现有产品。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种实施例的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法流程示意图；
图2为本发明一种实施例中铣削加工处理参数的示意图；
图3为本发明一种实施例中焊缝夏比冲击取样位置的示意图；
图4为本发明一种实施例中焊缝硬度测量位置的示意图；
图5为本发明一种实施例的适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
在制造、服役过程中，钢管的外壁及外焊缝承受的拉应力要高于内壁及内焊缝，这就要求为避免启裂以及裂纹扩展，外焊缝要求具有较高的韧性。因此，油气输送钢管的夏比冲击韧性要求一般均要求在靠近钢管外表面位置取样。而内焊缝承受的拉应力要小的多，其对止裂韧性的要求不如外焊缝那么高；但是内焊缝作为与腐蚀介质直接接触的部分，其硬度越低，抗酸性能越好。因此，为了提高钢管焊缝的低温韧性以及抗酸性能，可以根据内外焊缝的服役特点及要求，采用不同的方案。外焊缝重点确保低温韧性，但同时也应具有足够的抗酸性能；内焊缝重点确保更低的硬度，以获得更好的抗酸性能，但也应具有相应的低温韧性要求。
另一方面，发明人前期的研究也表明，在提高焊缝低温韧性方面，焊丝和焊剂都发挥着重要作用。通过焊丝可以提高焊缝低温韧性，但不可避免带来硬度的增加；通过焊剂可以提高焊缝的低温韧性，而不会带来焊缝硬度的增加，但焊剂在改善低温韧性的同时，会导致焊缝缺陷的增加。因此，需要综合考虑焊丝、焊剂和焊接工艺方面的集成创新。
本发明的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法，能够解决钢管焊缝低温韧性、强度以及低硬度要求的难题，满足低温、酸性环境钢管对焊缝的性能要求，提高管道安全性。该方法具体包括以下步骤：
步骤S100，对待卷制钢板的两条侧边分别进行铣削加工处理，铣削加工处理用于使待卷制钢板在卷制成型后两条侧边的拼接缝隙能够形成沿竖直方向开口方向相反的双V结构；
其中，待卷制钢板母材为L415MS～L485MS钢级，优选地，待卷制钢板母材的钢板宽度为1510～3720mm，厚度16-25mm。其化学成分的重量百分比为：C:0.02％～0.05％，Mn:1.0％～1.4％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.010％，S＜0.002％,，Mo:0％～0.15％，Ni:0％～0.3％，Cr:0％～0.3％，Cu:0％～0.3％，V:0％～0.05％，Nb:0.02％～0.06％，Ti:0.005％～0.02％，Al:0.015％～0.035％，N:0.003％～0.008％，Mo+Ni+Cr+Cu：0.3％～0.8％，Pcm:0.11％～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中，
具体地，铣削加工处理为：使拼接缝隙的钝边尺寸为b，b＝6.0±0.5mm；上坡口角度为c，c＝70°±5°；下坡口角度为d，d＝70°±5°，坡口深度为a，a＝[(T-b)/2]±1.0mm，其中T为待卷制钢板厚度。
步骤S200，将铣削加工处理后的待卷制钢板依次进行预弯、成型、合缝预焊后获取待焊接钢管；在本申请的优选实施例中，通过JCO成型技术对待卷制钢板进行压制。
步骤S300，通过预设的多丝自动埋弧内焊方法和多丝自动埋弧外焊方法依次对待焊接钢管进行内焊和外焊，以获取在-45摄氏度条件下夏比冲击功≥35J，内焊缝维氏硬度≤220HV10的钢管成品。
具体地，步骤S300中的“预设的多丝自动埋弧内焊方法”通过第一预制焊丝和第一预制焊剂对待焊接钢管进行内焊接；
第一预制焊丝为由四根焊丝构成的内焊焊丝组，内焊焊丝组的焊丝由P≤0.010％、S≤0.008％的H08MnMoTiB焊丝和H08A焊丝构成；内焊焊丝组的排列方式包括两种，其中，第一种为第一丝和第三丝为H08MnMoTiB焊丝，第二丝和第四丝为H08A焊丝；第二种为第三丝或第四丝中一根为H08A焊丝，其余三丝为H08MnMoTiB焊丝；
第一预制焊剂为SJ101G与SJ603的混合焊剂或者SJ102G与SJ603DR混合焊剂；其中，混合焊剂中各组成的混合比为W内，W内∈[1，4]。
步骤S300中“预设的多丝自动埋弧内焊方法”具体为：
其中，内焊焊丝组中第一丝为直流反接，第二至第四丝为交流；第一至第四丝的电流分别为900～1000A、700～800A、600～700A、500～600A，电压分别为31～33V、35～37V、37～40V、38～42V，焊丝倾角分别为-10～-12°、-4～0°、+11～+15°、+21～+25°；
控制内焊焊丝组的工艺参数中各焊丝的直径为
焊丝伸长量为h1，焊丝间距为l1，焊丝速度为V1，线能量输入值为Q1；
其中，
h1∈[24，28]mm；l1∈[16，20]mm；V1∈[1.4，1.85]m/min；Q1∈[32，50]kJ/cm。
更进一步地，步骤S300中的“预设的多丝自动埋弧外焊方法”通过第二预制焊丝和第二预制焊剂对待焊接钢管进行外焊接；
第二预制焊丝为P≤0.010％、S≤0.008％的H08MnMoTiB焊丝；第二预制焊剂为SJ101G与SJ603的混合焊剂或者SJ102G与SJ603DR混合焊剂；其中，混合焊剂中各组成的混合比为W外，W外∈[1，4]。
步骤S300中“预设的多丝自动埋弧外焊方法”具体为：通过由四根依次排列的第二焊丝构成的外焊焊丝组对待焊接钢管外侧焊接坡口进行焊接；
其中，外焊焊丝组中第一根焊丝为直流反接，第二至第四根焊丝为交流；第一根至第四根焊丝的电流分别为950～1050A、750～850A、650～750A、500～600A，电压分别为31～33V、35～37V、37～40V、38～42V，焊丝倾角分别为-10～-14°、-2～+2°、+13～+17°、+23～+27°；
控制外焊焊丝组的工艺参数中各焊丝的直径为
焊丝伸长量为h2，焊丝间距为l2，焊丝速度为V2，线能量输入值为Q2；
其中，
h2∈[26，30]mm；l2∈[16，20]mm；V2∈[1.4，1.85]m/min；Q2∈[32，50]kJ/cm。
进一步地，在工艺范围内进行焊接参数调整：控制焊缝宽度1.0t～1.3t(t为钢管壁厚)，焊缝高度0.5～3mm；内外焊缝重合量≥1.5mm；内外焊缝焊偏量≤3.0mm。
焊接过程中测量焊缝宽度，当发现焊缝宽度小于目标范围时通过增加第三丝及第四丝的电压或降低焊接速度，进而增加焊缝宽度到目标范围内；反之，当焊缝宽度大于目标范围时，通过降低第三丝及第四丝电压或提高焊速，进而使焊缝宽度控制在目标范围内。焊接过程中测量焊缝高度，即焊趾连线到焊缝轮廓线最高处的距离。当焊缝高度小于目标范围下限时，由第四丝到第一丝逐步增加各丝电流，或适当降低焊接速度，以增加焊缝高度；当焊缝高度超出目标范围上限时，由第四丝到第一丝逐步减小各丝电流，或适当增加焊接速度，以减小焊缝高度。首根钢管焊接后以及每生产班第一根钢管焊接后，在管端取样进行焊缝宏观形貌检测，检查内外焊缝重合量以及内外焊缝焊偏量。其中，内外焊缝重合量，即为外焊缝轮廓最低处与内焊缝轮廓最高处之间的距离。内外焊缝焊偏量，即为过M1、M2点垂直表面两条线间的距离，其中：M1、M2点分别为内外焊道相交两条表面平行线的中点。
当发现内外焊缝重合量小于1.5mm时，增加外焊第一丝电流，再焊接一根进行焊缝宏观形貌检测以及外焊第一丝电流调整，直至内外焊缝重合量符合要求。当发现内外焊缝焊偏量不符合要求时，调整内外焊焊丝相对于坡口中心的位置，使内、外焊焊丝端部处于焊接坡口正中心，重新焊接并进行检测，直至内外焊缝焊偏量符合要求。
通过上述方法获得钢管成品中的焊缝化学成分的重量百分比如下：
内焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:0.8％～1.30％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0％～0.15％，Ni:0％～0.2％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.005％～0.02％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.015％，B:0.0005％～0.001％，Pcm:0.11％～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质；
外焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:1.0％～1.5％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0.10％～0.30％，Ni:0％～0.3％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.01％～0.03％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.018％，B:0.001％～0.0015％，Pcm:0.12％～0.18％，余量为Fe和不可避免的杂质。
此外，焊缝金相组织为针状铁素体+晶界铁素体。
可以理解的是，为了对本申请方法的焊接质量进行检测，还包括步骤S400，焊接完成后经无损探伤合格后，对钢管进行0.5％～1.3％的全长机械扩径，能够改善管体及焊缝残余应力，对焊缝的强韧性进行检验。
更进一步地，参阅附图3和附图4，本申请基于API 5L或ISO标准取焊缝横向拉伸试样、焊缝夏比冲击、焊缝金相硬度试样，结果满足：-45摄氏度条件下夏比冲击功≥35J，内焊缝维氏硬度≤220HV10，强度达到相应钢级强度要求。
焊缝金属，HIC裂纹敏感率CSR≤2％、CLR≤15％、CTR≤5％，无硫化物应力腐蚀SSC开裂。
为了更清晰地对本发明低温、酸性环境服役钢管的焊接方法进行说明，下面结合实施例对本发明一种优选实施例进行展开详述。
实施例1：
该实施例中，待卷制钢板母材钢级为L415/X60；基于钢管规则选用厚度为22.2、宽度为2310mm的待卷制钢板。(钢管规格：762x22.2)
母材化学成分及含量参阅如下表：
表1：
钢板板边经铣削加工双V坡口：钝边尺寸b＝6.0±0.5mm，上坡口角度c＝70°±5°，下坡口角度d＝70°±5°，坡口深度a＝9±0.5mm；铣后宽度：2310mm。
铣边后的钢板，经板边预弯、JCO成型、合缝预焊后，采用多丝、自动埋弧焊的方法进行内外坡口焊接。
采用内外四丝埋弧焊接工艺：
内焊：
一、三丝采用H08MnMoTiB焊丝，二、四丝采用H08A焊丝；焊剂采用SJ101G/JH-SJ603DR混合焊剂，混合比为：3:1。
采用四丝埋弧自动焊在钢管内侧坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流，具体焊接参数如下：第一至四丝直径均为φ4.0mm；第一至四丝电流分别为900～1000A、700～800A、600～700A、500～600A，电压分别为31～33V、35～37V、37～40V、38～42V；焊丝伸长均为24～28mm；焊丝倾角分别为-10～-12°、-4～0°、+11～+15°、+21～+25°；焊丝间距分别为16～20mm；焊速1.40～1.85m/min；线能量输入值为38～44kJ/cm。
外焊：
H08MnMoTiB焊丝，焊剂采用SJ101G/SJ603DR混合焊剂，混合比为3:1。
采用四丝埋弧自动焊在钢管外侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流，具体焊接参数如下：第一至四丝直径均为φ4.0mm；第一至四丝电流分别为950～1050A、750～850A、650～750A、500～600A，电压分别为31～33V、35～37V、37～40V、38～42V；焊丝伸长均为26～30mm；焊丝倾角分别为-10～-14°、-2～+2°、+13～+17°、+23～+27°；焊丝间距均为：16～20mm；焊速1.40～1.85m/min；线能量输入值为38kJ/cm～44kJ/cm。
进一步地，焊接后进行焊缝超声波检测，合格。
进行0.8％的机械扩径，之后截取焊缝化学试样、夏比冲击试样、硬度金相试样以及HIC、SSC试样进行试验。具体而言，本申请夏比冲击试样的取样位置参阅附图，其中心与外焊道中心相同，且顶端距离外焊道≤2mm。
通过本实施例方法获得的焊缝化学成分见下表所示
表2：
| C | Mn | Si | P | S | Mo | Ni | Cr | Cu | V | Nb | Ti | Al | N | B | Pcm | |
| 外焊 | 0.03 | 1.33 | 0.33 | 0.012 | 0.004 | 0.121 | 0.11 | 0.142 | 0.178 | 0.033 | 0.036 | 0.011 | 0.022 | 0.016 | 0.0012 | 0.15 |
| 内焊 | 0.03 | 1.15 | 0.29 | 0.012 | 0.004 | 0.066 | 0.124 | 0.157 | 0.201 | 0.034 | 0.039 | 0.01 | 0.026 | 0.013 | 0.0009 | 0.13 |
焊缝力学性能、尺寸如下表3所示。
表3：
耐蚀性能：HIC：NACE TM 0284-2016A溶液，96小时，CLR：0，CTR＝0，CSR＝0。
SSCC：NACE TM 0177-2016A溶液，加载应力388MPa，720小时，无裂纹。
实施例2：
该实施例中，待卷制钢板母材钢级为L485/X70，厚度为22.2，宽度为3090mm(钢管规格：1016x22.2)
母材化学成分如下：
表4：
| C | Mn | Si | P | S | Mo | Ni | Cr | Cu | V | Nb | Ti | Al | N | B | Pcm | |
| 母材 | 0.04 | 1.2 | 0.27 | 0.006 | 0.002 | 0.068 | 0.233 | 0.194 | 0.023 | 0.004 | 0.045 | 0.013 | 0.039 | 0.005 | 0.0002 | 0.14 |
待卷制钢板板边经铣削加工双V坡口：钝边尺寸b＝6.0±0.5mm，上坡口角度c＝70°±5°，下坡口角度d＝70°±5°，坡口深度a＝9±0.5mm；铣后宽度：3090mm。
铣边后的钢板，经板边预弯、JCO成型、合缝预焊后，采用多丝、自动埋弧焊的方法进行内外坡口焊接。
采用内外四丝埋弧焊接工艺：
内焊：
一、三丝采用H08MnMoTiB焊丝，二、四丝采用H08A焊丝；焊剂采用SJ102/SJ603混合焊剂，混合比为：2:1。
采用四丝埋弧自动焊在钢管内侧坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流，具体焊接参数如下：第一至四丝直径均为φ4.0mm；第一至四丝电流分别为900～1000A、700～800A、600～700A、500～600A，电压分别为31～33V、35～37V、37～40V、38～42V；焊丝伸长均为24～28mm；焊丝倾角分别为-10～-12°、-4～0°、+11～+15°、+21～+25°；焊丝间距分别为16～20mm；焊速1.40～1.85m/min；线能量输入值为38～44kJ/cm。
外焊：
H08MnMoTiB焊丝，焊剂采用SJ102G/SJ603混合焊剂，混合比为2:1；
采用四丝埋弧自动焊在钢管外侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流，具体焊接参数如下：第一至四丝直径均为φ4.0mm；第一至四丝电流分别为950～1050A、750～850A、650～750A、500～600A，电压分别为31～33V、35～37V、37～40V、38～42V；焊丝伸长均为26～30mm；焊丝倾角分别为-10～-14°、-2～+2°、+13～+17°、+23～+27°；焊丝间距均为：16～20mm；焊速1.40～1.85m/min；线能量输入值为38kJ/cm～44kJ/cm。
焊接后进行焊缝超声波检测，合格。
进行0.8％的机械扩径，之后截取焊缝化学试样、夏比冲击试样、硬度金相试样以及HIC、SSC试样进行试验。
通过本实施例方法获得的焊缝化学成分见下表所示
表5：
| C | Mn | Si | P | S | Mo | Ni | Cr | Cu | V | Nb | Ti | Al | N | B | Pcm | |
| 外焊 | 0.05 | 1.33 | 0.38 | 0.011 | 0.005 | 0.175 | 0.142 | 0.123 | 0.027 | 0.005 | 0.026 | 0.019 | 0.023 | 0.009 | 0.0012 | 0.16 |
| 内焊 | 0.05 | 1.24 | 0.31 | 0.011 | 0.005 | 0.111 | 0.157 | 0.139 | 0.03 | 0.005 | 0.029 | 0.01 | 0.023 | 0.008 | 0.0008 | 0.14 |
焊缝力学性能、尺寸如下表6所示
表6
耐蚀性能：HIC：NACE TM 0284-2016A溶液，96小时，CLR：0，CTR＝0，CSR＝0。
SSCC：NACE TM 0177-2016A溶液，加载应力375MPa，720小时，无裂纹。
上述本申请实施例中的技术方案中，至少具有如下的技术效果及优点：
本发明采用双V型焊接坡口，内外坡口均采用70度设计，焊接过程焊丝填充量适中，有利于保证焊接效率，同时有利于获得1.0t～1.3t的焊缝宽度，这样的焊缝形貌有利于焊接时熔池内的缺陷上浮，以及避免焊接热影响区与壁厚方向夹角过小，造成焊接热影响区韧性恶化。与70度最近邻的两个坡口刀为60度和90度，如果采用60度，一是焊接熔池窄、直，不利于焊接时缺陷上浮，焊接热影响区与厚度方向夹角小，韧性差；如果采用90度，焊接填充量有较大幅度的增加，焊接效率降低，同时过大的焊接热输入也会使熔池冷却速度降低，形成较多的晶界先共析铁素体，使低温韧性恶化。
本发明的焊丝、焊剂均为常用的焊丝、焊剂，通过优化配比，获得所需目标焊缝成分及性能，不必专门选用或开发价格昂贵、开发及采购周期较长的专用焊接材料，焊材选用方便，经济性好。H08MnMoTiB焊丝具有较高的Mn、Mo、Ti、B含量，通过筛选克服其P、S杂质元素高的缺点，与母材混合后形成的焊缝可以获得较高的强度和低温韧性；H08A焊丝具有较低的Mn及Ni、Cr元素含量，通过筛选克服其P、S杂质元素高的缺点，通过与H08MnMoTiB焊丝匹配可使焊缝中获得合适的Mn、Mo、Ni、Cr等元素的含量，使焊缝获得较低的硬度以及较高的低温韧性。SJ101、SJ102是常用的埋弧焊剂，具有优良的工艺性能和力学性能，但当焊缝合金元素含量较低时，配合SJ101、SJ102焊剂焊缝低温韧性仅能达到-10摄氏度左右；SJ603焊剂是高碱度焊剂，其特点是对焊缝的脱氧能力强，能够大幅改善焊缝的低温韧性，但该焊剂一般用于单丝小热输入埋弧焊接；但其用于多丝、大热输入埋弧焊接时工艺性能差，焊缝易产生气孔、夹渣缺陷；通过SJ101或SJ102和SJ603焊剂的合理匹配，利用SJ101、SJ102焊剂优异的工艺性能以及SJ603在改善焊缝低温韧性方面的作用在保证焊缝工艺性能的情况下，进一步提升焊缝低温韧性，可在焊缝合金含量较低的情况下将低温韧性试验温度推低至-45摄氏度。
本发明的内外焊缝采用不同的焊丝匹配，配合专用焊接工艺，使内外焊缝获得不同的合金元素含量。外焊缝中Mn、Mo、Ti、B元素以及Pcm均高于内焊缝，确保了外焊缝具有较高的强度和低温韧性，同时外焊缝中的合金元素含量范围也使外焊缝具有较好的抗酸性能；内焊缝中Mn、Mo、Ti、B元素以及Pcm均较外焊缝低，确保了内焊缝具有较低的硬度水平以及良好的抗酸性能，同时仍具有满足要求的低温韧性。
本发明采用优化的埋弧焊接工艺，第一丝采用直流反接，电弧具有较高的穿透性，主要用于确保熔深和内外焊缝完全熔合；第二、三、四丝采用交流，可以通过相位控制有效避免或减少电弧相互干扰，同时交流电弧具有较高的焊丝熔敷效率，起到高效填充作用；各丝电压呈逐步增加的方式分布，以适应焊接坡口下窄上宽的形状，避免以及期望获得下窄上宽、圆滑过渡的焊缝形貌，这样的焊缝形貌有利于熔池内的气体及夹渣上浮，可以避免咬边等焊接缺陷的产生，也有利于焊接热影响区的韧性；焊丝角度、间距的布置一方面是减少各个电弧之间的不利干扰，另一方面是加强熔池内部液态金属的流动，有利于气体、夹渣等缺陷的排出，有利于获得良好的焊缝形貌，确保焊缝内在质量以及外观质量。通过对焊缝宽度、内外焊缝重合量、内外焊缝焊偏、余高的控制，进一步控制焊缝形貌，改善焊接工艺性。该焊接工艺具有良好的工艺性能，可以弥补高碱度焊剂SJ603的添加带来的焊接工艺性能的降低，确保焊缝质量。
焊接后、扩径前进行100％焊缝无损探伤，有利于及时发现焊接缺陷，验证焊接材料和工艺设定的合理性，有利于进一步改进焊接工艺，提高焊接质量。
本发明焊接后进行塑形变形量0.5％～1.3％的全长机械扩径，能够改善管体及焊缝残余应力，对焊缝的强韧性进行检验。
本发明通过内、外焊缝差异化的工艺设计，解决了焊缝强度、低温韧性、低硬度和优异抗酸性能之间的矛盾。与现有的抗酸钢管产品相比，采用本发明制造的抗酸钢管焊缝，可以满足-45摄氏度服役要求，钢管抗酸性能显著优于现有产品。
本发明第二实施例提供一种适用于低温、酸性环境的服役钢管，该钢管基于上述任一实施例的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法制成，该钢管在-45摄氏度条件下夏比冲击功≥35J，内焊缝维氏硬度≤220HV10，且该钢管的焊缝化学成分的重量百分比如下：
外焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:1.0％～1.5％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0.10％～0.30％，Ni:0％～0.3％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.01％～0.03％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.018％，B:0.001％～0.0015％，Pcm:0.12％～0.18％，余量为Fe和不可避免的杂质；
内焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:0.8％～1.30％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0％～0.15％，Ni:0％～0.2％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.005％～0.02％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.015％，B:0.0005％～0.001％，Pcm:0.11％～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明第三实施例的一种低温、酸性环境服役钢管的焊接系统包括：加工模块、卷制模块和焊接模块；其中
加工模块配置为：对待卷制钢板的两条侧边分别进行铣削加工处理，铣削加工处理用于使待卷制钢板在卷制成型后两条侧边的拼接缝隙能够形成沿竖直方向开口方向相反的双V结构；
卷制模块配置为：将铣削加工处理后的待卷制钢板依次进行预弯、成型、预焊后获取待焊接钢管；
焊接模块配置为：通过预设的多丝自动埋弧内焊方法和多丝自动埋弧外焊方法依次对待焊接钢管进行内焊和外焊。
所属技术领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统具体的工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明第四实施例，提出了一种设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被处理器执行的指令，指令用于被处理器执行以实现上述的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法。
本发明第五实施例，提出了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于被计算机执行以实现上述的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法。
技术领域的技术人员可以清楚的了解到，未描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考签署方法实例中的对应过程，在此不再赘述。
下面参考图5，其示出了适于用来实现本申请方法、系统、设备实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。图5示出的服务器仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，计算机系统包括中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM，Read Only Memory)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM，Random Access Memory)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM603中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O，Input/Output)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT，Cathode Ray Tube)、液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN(局域网，Local AreaNetwork)卡、调制解调器等的网络接口卡的通讯部分609。通讯部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通讯部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU601执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低温、酸性环境服役钢管的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S100，对待卷制钢板的两条侧边分别进行铣削加工处理，所述铣削加工处理用于使待卷制钢板在卷制成型后两条侧边的拼接缝隙能够形成沿竖直方向开口方向相反的双V结构；
步骤S200，将铣削加工处理后的待卷制钢板依次进行预弯、成型、预焊后获取待焊接钢管；
步骤S300，通过预设的多丝自动埋弧内焊方法和预设的多丝自动埋弧外焊方法依次对所述待焊接钢管进行内焊和外焊，以获取在-45摄氏度条件下夏比冲击功≥35J，内焊缝维氏硬度≤220HV10的钢管成品，所述钢管成品焊缝化学成分的重量百分比如下：
内焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:0.8％～1.30％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0％～0.15％，Ni:0％～0.2％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.005％～0.02％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.015％，B:0.0005％～0.001％，Pcm:0.11％～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质；
外焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:1.0％～1.5％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0.10％～0.30％，Ni:0％～0.3％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.01％～0.03％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.018％，B:0.001％～0.0015％，Pcm:0.12％～0.18％，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述步骤S300中的“预设的多丝自动埋弧内焊方法”通过第一预制焊丝和第一预制焊剂对所述待焊接钢管进行内焊接；
所述第一预制焊丝为由四根焊丝构成的内焊焊丝组，所述内焊焊丝组由H08A焊丝和P≤0.010％、S≤0.008％的H08MnMoTiB焊丝构成；
所述内焊焊丝组的排列方式包括两种，其中，第一种为第一丝和第三丝为H08MnMoTiB焊丝，第二丝和第四丝为H08A焊丝；第二种为第三丝或第四丝中一根为H08A焊丝，其余三丝为H08MnMoTiB焊丝；
所述第一预制焊剂为SJ101G与SJ603的混合焊剂或者SJ102G与SJ603DR混合焊剂；
所述步骤S300中的“预设的多丝自动埋弧外焊方法”通过第二预制焊丝和第二预制焊剂对所述待焊接钢管进行外焊接；
所述第二预制焊丝为P≤0.010％、S≤0.008％的H08MnMoTiB焊丝；
所述第二预制焊剂为SJ101G与SJ603的混合焊剂或者SJ102G与SJ603DR混合焊剂；
其中，
所述外焊缝中Mn、Mo、Ti、B元素的重量百分比以及Pcm的值均高于所述内焊缝。
2.根据权利要求1所述的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法，其特征在于，所述步骤S300中“预设的多丝自动埋弧内焊方法”具体为：
其中，内焊焊丝组中第一丝为直流反接，第二丝至第四丝为交流；第一丝至第四丝的电流分别为900～1000A、700～800A、600～700A、500～600A，电压分别为31～33V、35～37V、37～40V、38～42V，焊丝倾角分别为-10～-12°、-4～0°、+11～+15°、+21～+25°；
控制所述内焊焊丝组的工艺参数中各焊丝的直径为
焊丝伸长量为h1，焊丝间距为l1，焊丝速度为V1，线能量输入值为Q1；
其中，
h1∈[24，28]mm；l1∈[16，20]mm；V1∈[1.4，1.85]m/min；Q1∈[32，50]kJ/cm。
3.根据权利要求1所述的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法，其特征在于，所述步骤S300中“预设的多丝自动埋弧外焊方法”具体为：通过由四根依次排列的所述第二预制焊丝构成的外焊焊丝组对待焊接钢管外侧焊接坡口进行焊接；
其中，外焊焊丝组中第一根所述第二预制焊丝为直流反接，第二至第四根所述第二预制焊丝为交流；第一根至第四根所述第二预制焊丝的电流分别为950～1050A、750～850A、650～750A、500～600A，电压分别为31～33V、35～37V、37～40V、38～42V，焊丝倾角分别为-10～-14°、-2～+2°、+13～+17°、+23～+27°；
控制所述外焊焊丝组的工艺参数中各第二预制焊丝的直径为
焊丝伸长量为h2，焊丝间距为l2，焊丝速度为V2，线能量输入值为Q2；
其中，
h2∈[26，30]mm；l2∈[16，20]mm；V2∈[1.4，1.85]m/min；Q2∈[32，50]kJ/cm。
4.根据权利要求1所述的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法，其特征在于，所述步骤S100中的“铣削加工处理”具体为：使拼接缝隙的钝边尺寸为b，b＝6.0±0.5mm；上坡口角度为c，c＝70°±5°；下坡口角度为d，d＝70°±5°，坡口深度为a，a＝[(T-b)/2]±1.0mm，其中T为待卷制钢板厚度。
5.根据权利要求1所述的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法，其特征在于，所述待卷制钢板母材为L415MS～L485MS钢级，其化学成分的重量百分比为：C:0.02％～0.05％，Mn:1.0％～1.4％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.010％，S＜0.002％，Mo:0％～0.15％，Ni:0％～0.3％，Cr:0％～0.3％，Cu:0％～0.3％，V:0％～0.05％，Nb:0.02％～0.06％，Ti:0.005％～0.02％，Al:0.015％～0.035％，N:0.003％～0.008％，Mo+Ni+Cr+Cu：0.3％～0.8％，Pcm:0.11％～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求5所述的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法，其特征在于，所述待卷制钢板母材的钢板宽度为1510～3720mm，厚度16-25mm。
7.一种适用于低温、酸性环境的服役钢管，其特征在于，该钢管基于上述权利要求1-6中任一项所述的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法制成，该钢管在-45摄氏度条件下夏比冲击功≥35J，内焊缝维氏硬度≤220HV10，且该钢管的焊缝化学成分的重量百分比如下：
外焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:1.0％～1.5％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0.10％～0.30％，Ni:0％～0.3％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.01％～0.03％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.018％，B:0.001％～0.0015％，Pcm:0.12％～0.18％，余量为Fe和不可避免的杂质；
内焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:0.8％～1.30％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0％～0.15％，Ni:0％～0.2％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.005％～0.02％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.015％，B:0.0005％～0.001％，Pcm:0.11％～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chen Xiaowei Inventor after: Zhang Lei Inventor after: Wang Xu Inventor after: Li Zhihua Inventor after: Wang Linlin Inventor after: Wang Lizhu Inventor after: Liu Jianwei Inventor before: Chen Xiaowei Inventor before: Zhang Lei Inventor before: Wang Xu Inventor before: Li Zhihua Inventor before: Wang Linlin Inventor before: Wang Lizhu Inventor before: Liu Jianwei |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |