專利名稱：：10CrMoAl耐海水腐蝕鋼管焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種10CrMoAl耐海水腐蝕鋼管焊接
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種10CrMoAl耐海水腐蝕鋼管焊接工藝。
背景技術(shù)：
：10CrMoAl耐海水腐蝕鋼管具有很強(qiáng)的耐腐蝕性和抗磨性，安裝施工方便。材料中的鋁，能與空氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成A1203(三氧化二鋁)的保護(hù)膜，既防腐又耐腐、防磨。10CrMoAl中的鉻、鉬離子在海水中能自動(dòng)補(bǔ)充氯離子對(duì)鋼材點(diǎn)腐蝕形成的空隙，形成致密保護(hù)層，阻止點(diǎn)腐蝕向縱深發(fā)展，進(jìn)而增加耐腐作用，促使使用壽命加長(zhǎng)。10CrMoAl耐海水腐蝕管材價(jià)格僅為1Crl8Ni9Ti同種規(guī)格管材價(jià)格的一半，與Q235防腐管的價(jià)格基本相等，而使用壽命是它們的5至10倍；10CrMoAl管使用壽命與進(jìn)口鈦管相當(dāng)，而鈦管價(jià)格為30萬(wàn)/噸，是10CrMoAl管的IO倍以上。因此，10CrMoAl管材是沿海電廠、沿海油田、沿海天然氣及石化廠輸送水、油氣及含海水介質(zhì)的最理想的管路及加工件制作材料。根據(jù)上述工作環(huán)境和技術(shù)要求，10CrMoAl無(wú)縫鋼管屬于耐海水腐蝕的特殊用低合金高強(qiáng)度鋼的類型，同時(shí)又是我國(guó)大力宣傳和推廣應(yīng)用的耐腐蝕鋼。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)焊接性分析、焊接過程、焊條成份進(jìn)行控制的有效確保10CrMoAl耐海水腐蝕鋼管焊接質(zhì)量的焊接工藝。本發(fā)明解決其問題所采用的技術(shù)方案是10CrMoAl耐海水腐蝕鋼管焊接工藝，包括下述步驟(1)對(duì)10CrMoAl鋼管進(jìn)行化學(xué)成分和焊接性分析，加入的Mo、Al等元素具有細(xì)化晶粒，改善焊縫的凝固結(jié)晶組織，計(jì)算10CrMoAl材料的冷裂紋敏感系數(shù)Pcm，判斷鋼材的淬硬傾向，如淬硬傾向小，則不需要預(yù)熱及焊后不作熱處理；(2)焊接坡口的確定，對(duì)于10CrMoAl耐海水腐蝕管道的焊接，由于管壁比較厚，坡口形式采用單面V型坡口，在保證焊透和有利于操作的前提下盡量開小坡口角度，坡口越大，焊縫斷面積越大，焊后變形量和熱輸入越大，應(yīng)力也相對(duì)比較大；(3)坡口清理，對(duì)口前必須把坡口內(nèi)外兩側(cè)面一定范圍內(nèi)的油污、毛剌及其它對(duì)焊接有害雜質(zhì)清理干凈；(4)坡口對(duì)接，對(duì)口間隙不能太小，便于焊條的送入；(5)對(duì)管道進(jìn)行定位焊，采用直接在焊件上正式施焊固定，定位焊時(shí)采用與正式施焊時(shí)一樣的焊接規(guī)范，定位焊不得有缺陷，在定位焊后對(duì)每點(diǎn)定位焊進(jìn)行修整，使起弧和收弧端都形成帶斜坡狀的焊接過渡區(qū)以保證正式焊接時(shí)的駁接質(zhì)量，同時(shí)清除起弧和收弧端的缺陷；(6)焊接工藝參數(shù)的確定，采用手工電弧焊；(7)管道底部層焊縫的焊接，底部層焊接焊槍作橫向月牙形擺動(dòng)，先在6點(diǎn)鐘位置起弧焊接到9點(diǎn)半定位焊處，在焊接過程焊條端頭保持不離開熔池并不斷填入和向前移動(dòng)，這樣可以提高焊條的熔化速度和讓焊條分擔(dān)了一部分熱量，減小焊件線能量輸入和焊條端部氧化，在焊接底部6點(diǎn)到7點(diǎn)位置時(shí)要注意焊條均勻送入速度，以免底部出現(xiàn)內(nèi)凹形象，收弧時(shí)應(yīng)減慢焊接速度，增加焊條填充量，填滿熔池以免出現(xiàn)弧坑、熱裂紋和縮孔；用同樣方法完成6點(diǎn)到3點(diǎn)定位焊位置的焊接，這時(shí)可以檢查下半部分焊縫的熔合情況，發(fā)現(xiàn)問題可以立即處理，接著焊接2點(diǎn)半至12點(diǎn)位置，再回頭焊完9至12點(diǎn)位置，在12點(diǎn)位置焊接收口時(shí)要注意溫度的控制，溫度太高容易產(chǎn)生焊瘤，溫度太低或焊接速度太快容易產(chǎn)生末熔合或氣孔，由于在定位焊時(shí)留有輕微的反變形，其彎曲量在r左右，這樣為以后的焊接提供了一個(gè)變形量，因其能夠自由收縮，焊接殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中也得到相應(yīng)的降低；(8)管道蓋面層的焊接，蓋面層焊接作橫向月牙形擺動(dòng)，層間溫度應(yīng)控制在100-150°C，管的兩側(cè)焊縫施焊都是在管底起弧管頂部收弧，上下層的接頭部位應(yīng)錯(cuò)開，這樣每道焊的熱量都比較集中在頂部，即每道焊的冷收縮量都是向上收縮，因此可以抵消了對(duì)口前預(yù)留的彎曲變形量，減少焊后收縮引起的彎曲和分散應(yīng)力集中。進(jìn)一步，在步驟(2)中，坡口角度為6065°度。進(jìn)一步，在步驟(4)中，錯(cuò)邊量不得超過壁厚的10%且小于lmm，間隙為2.5_3mm。進(jìn)一步，在步驟(5)中，定位焊時(shí)采用與正式施焊時(shí)一樣的焊接規(guī)范，長(zhǎng)度為20-30mm，位置在6點(diǎn)至5點(diǎn)半點(diǎn)鐘、3點(diǎn)至2點(diǎn)半鐘，8點(diǎn)半至9點(diǎn)鐘、11點(diǎn)半至12點(diǎn)鐘，定位焊不得有缺陷。進(jìn)一步，在步驟(6)中，采用手工電弧焊，焊條采用H03專業(yè)焊條，焊條直徑為①3.2mm，直流反接，焊接電流為951IOA，電弧電壓為2122V，焊接速度控制在48cm/miru本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過對(duì)以上過程的嚴(yán)格控制，焊縫外觀檢查100%合格，射線檢測(cè)一次合格率達(dá)98%，滿足了lOCrMoAl在高工作壓力、耐腐蝕性、長(zhǎng)壽命方面的特殊要求，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明焊接坡口及間隙示意圖；圖2為本發(fā)明的定位焊示意圖；圖3為本發(fā)明焊接順序示意圖；圖4為本發(fā)明焊條的焊接示意圖；圖5為本發(fā)明焊縫結(jié)構(gòu)示意圖圖中焊件l，坡口2，焊條3，底部層焊縫4，蓋面層5。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的10CrMoAl耐海水腐蝕鋼管的焊接工藝，包括下述步驟1)化學(xué)成分及焊接性分析lOCrMoAl耐海水腐蝕鋼管其管道及管道組成件的化學(xué)成分見表一所示。5表一10CrMoAl鋼管及管道組成件的化學(xué)成分<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>對(duì)一些低合金高強(qiáng)度鋼，當(dāng)碳當(dāng)量Ceq《0.4%時(shí)，焊接時(shí)基本無(wú)淬硬傾向，焊接性良好，不須采取預(yù)熱和嚴(yán)格控制焊接線能量等措施，當(dāng)0.4%<P。m《0.6%時(shí)，淬硬傾向不明顯，焊接性尚可，當(dāng)C^X).6^時(shí)，淬硬傾向顯著，冷裂紋傾向隨之增加，為了避免冷裂紋，要求采取嚴(yán)格的工藝措施，如預(yù)熱、控制線能量和焊后熱處理等。根據(jù)10CrMoAl鋼管化學(xué)成分分析，加入的Mo、Al等元素具有細(xì)化晶粒，改善焊縫的凝固結(jié)晶組織。計(jì)算10CrMoAl材料的冷裂紋敏感系數(shù)Pcm:Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B(%)=0.1933根據(jù)對(duì)10CrMoAl材料的碳當(dāng)量計(jì)算得出的P。m約為0.1933左右，說明該鋼材型號(hào)的淬硬傾向不明顯，焊接性能好，焊接時(shí)一般不需要預(yù)熱及焊后不作熱處理。根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際焊接施工情況，對(duì)10CrMoAl管道進(jìn)行手工電弧焊焊接工藝評(píng)定。手工電弧焊焊接工藝評(píng)定，選用專用焊條H03，H03焊條熔敷金屬化學(xué)成分如表二所示。表二H03焊條熔敷金屬化學(xué)成分<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>焊接工藝評(píng)定焊接記錄包括所有焊接參數(shù)(包括電流、電壓、極性、焊材牌號(hào)、規(guī)格、保護(hù)氣體種類及流量等內(nèi)容)，評(píng)定進(jìn)行拉伸、彎曲試驗(yàn)，X射線檢測(cè)。具體的試驗(yàn)結(jié)果如表三所示。表三10CrMoAl耐海水腐蝕管道焊接工藝評(píng)定理化試驗(yàn)及探傷檢測(cè)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>以下為關(guān)于焊接過程控制如圖1、圖2和圖5所示，無(wú)論是任何焊件1，首先要在焊件1上開相應(yīng)的角度坡口2，坡口2角度為6065°度；組對(duì)，保證焊縫間隙為2.53mm;然后進(jìn)行焊接。其中，步驟(2)為焊接坡口的確定，對(duì)于10CrMoAl耐海水腐蝕管道的焊接，由于管壁比較厚，坡口形式采用單面V型坡口。在保證焊透和有利于操作的前提下盡量開小坡口的角度，坡口越大，焊縫斷面積越大，焊后變形量和熱輸入越大，應(yīng)力也相對(duì)比較大。經(jīng)過多次的焊接試驗(yàn)，坡口角度控制在6065。之間，保證了焊縫的全熔透，保證了焊接質(zhì)量，焊后效果比較好。圖1-圖5，給出了施焊順序，完成角度坡口2和焊縫間隙的確定后，按以下步驟進(jìn)行焊接(3)坡口清理對(duì)口前必須把坡口內(nèi)外兩側(cè)面15mm范圍內(nèi)的油污、毛剌及其它對(duì)焊接有害雜質(zhì)清理干凈。(4)坡口對(duì)接對(duì)口間隙不能太小，便于焊條的送入，錯(cuò)邊量不得超過壁厚的10%且小于lmm，間隙為2.53mm，其焊縫錯(cuò)變量得到很好的保證。(5)10CrMoAl耐海水腐蝕管道定位焊，采用直接在焊件上正式施焊固定，定位焊時(shí)采用與正式施焊時(shí)一樣的焊接規(guī)范，長(zhǎng)度為2030mm，固定焊位置如圖1、圖2所示，定位焊不得有缺陷。在定位焊后用手提砂輪機(jī)對(duì)每點(diǎn)定位焊進(jìn)行修整，使起弧和收弧端都形成帶斜坡狀的焊接過渡區(qū)以保證正式焊接時(shí)的駁接質(zhì)量，同時(shí)清除起弧和收弧端的缺陷。(6)焊接工藝參數(shù)的確定，采用手工電弧焊，焊條采用H03專業(yè)焊條，焊條直徑為①3.2mm，直流反接，焊接電流為951IOA，電弧電壓為2122V，焊接速度控制在48cm/min，保證了施焊過程中產(chǎn)生飛濺小，焊縫成型美觀，焊接接頭質(zhì)量高，提高了施工效率。(7)10CrMoAl耐海水腐蝕管道底部層焊縫的焊接，底部層焊接焊槍作橫向月牙形擺動(dòng)，先在6點(diǎn)鐘位置起弧焊接到9點(diǎn)定位焊處。在焊接過程焊條端頭保持不離開熔池并不斷填入和向前移動(dòng)，這樣可以提高焊條的熔化速度和讓焊條分擔(dān)了一部分熱量，減小焊件線能量輸入和焊條端部氧化。在焊接底部6點(diǎn)到7點(diǎn)位置時(shí)要注意焊條均勻送入速度，以免底部出現(xiàn)內(nèi)凹形象。收弧時(shí)應(yīng)減慢焊接速度，增加焊條填充量，填滿熔池以免出現(xiàn)弧坑、熱裂紋和縮孔。用同樣方法完成6點(diǎn)到3點(diǎn)定位焊位置的焊接。這時(shí)可以用手電筒檢查下半部分焊縫的熔合情況，發(fā)現(xiàn)問題可以立即處理。接著焊接2點(diǎn)半至12點(diǎn)位置，再回頭焊完9至12點(diǎn)位置。在12點(diǎn)位置焊接收口時(shí)要注意溫度的控制，溫度太高容易產(chǎn)生焊瘤，溫度太低或焊接速度太快容易產(chǎn)生末熔合或氣孔。由于在定位焊時(shí)留有輕微的反變形，其彎曲量在1°左右，這樣為以后的焊接提供了一個(gè)變形量。因其能夠自由收縮，焊接殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中也得到相應(yīng)的降低。(8)10CrMoAl耐海水腐蝕管道蓋面層的焊接，蓋面層焊接作橫向月牙形擺動(dòng)，層間溫度應(yīng)控制在10015(TC，管的兩側(cè)焊縫施焊都是在管底起弧管頂部收弧，上下層的接頭部位應(yīng)錯(cuò)開，這樣每道焊的熱量都比較集中在頂部，即每道焊的冷收縮量都是向上收縮，因此可以抵消了對(duì)口前預(yù)留的彎曲變形量，減少焊后收縮引起的彎曲和分散應(yīng)力集中。當(dāng)然，本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述實(shí)施方式，只要其以基本相同的手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求10CrMoAl耐海水腐蝕鋼管焊接工藝，其特征在于包括下述步驟(1)對(duì)10CrMoAl鋼管進(jìn)行化學(xué)成分和焊接性分析，加入的Mo、Al等元素具有細(xì)化晶粒，改善焊縫的凝固結(jié)晶組織，計(jì)算10CrMoAl材料的冷裂紋敏感系數(shù)Pcm，判斷鋼材的淬硬傾向，如淬硬傾向小，則不需要預(yù)熱及焊后不作熱處理；(2)焊接坡口的確定，對(duì)于10CrMoAl耐海水腐蝕管道的焊接，由于管壁比較厚，坡口形式采用單面V型坡口，在保證焊透和有利于操作的前提下盡量開小坡口角度，坡口越大，焊縫斷面積越大，焊后變形量和熱輸入越大，應(yīng)力也相對(duì)比較大；(3)坡口清理，對(duì)口前必須把坡口內(nèi)外兩側(cè)面一定范圍內(nèi)的油污、毛刺及其它對(duì)焊接有害雜質(zhì)清理干凈；(4)坡口對(duì)接，對(duì)口間隙不能太小，便于焊條的送入；(5)對(duì)管道進(jìn)行定位焊，采用直接在焊件上正式施焊固定，定位焊時(shí)采用與正式施焊時(shí)一樣的焊接規(guī)范，定位焊不得有缺陷，在定位焊后對(duì)每點(diǎn)定位焊進(jìn)行修整，使起弧和收弧端都形成帶斜坡狀的焊接過渡區(qū)以保證正式焊接時(shí)的駁接質(zhì)量，同時(shí)清除起弧和收弧端的缺陷；(6)焊接工藝參數(shù)的確定，采用手工電弧焊；(7)管道底部層焊縫的焊接，底部層焊接焊槍作橫向月牙形擺動(dòng)，先在6點(diǎn)鐘位置起弧焊接到9點(diǎn)半定位焊處，在焊接過程焊條端頭保持不離開熔池并不斷填入和向前移動(dòng)，這樣可以提高焊條的熔化速度和讓焊條分擔(dān)了一部分熱量，減小焊件線能量輸入和焊條端部氧化，在焊接底部6點(diǎn)到7點(diǎn)位置時(shí)要注意焊條均勻送入速度，以免底部出現(xiàn)內(nèi)凹形象，收弧時(shí)應(yīng)減慢焊接速度，增加焊條填充量，填滿熔池以免出現(xiàn)弧坑、熱裂紋和縮孔；用同樣方法完成6點(diǎn)到3點(diǎn)定位焊位置的焊接，這時(shí)可以檢查下半部分焊縫的熔合情況，發(fā)現(xiàn)問題可以立即處理，接著焊接2點(diǎn)半至12點(diǎn)位置，再回頭焊完9至12點(diǎn)位置，在12點(diǎn)位置焊接收口時(shí)要注意溫度的控制，溫度太高容易產(chǎn)生焊瘤，溫度太低或焊接速度太快容易產(chǎn)生末熔合或氣孔，由于在定位焊時(shí)留有輕微的反變形，其彎曲量在1°左右，這樣為以后的焊接提供了一個(gè)變形量，因其能夠自由收縮，焊接殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中也得到相應(yīng)的降低；(8)管道蓋面層的焊接，蓋面層焊接作橫向月牙形擺動(dòng)，層間溫度應(yīng)控制在100-150℃，管的兩側(cè)焊縫施焊都是在管底起弧管頂部收弧，上下層的接頭部位應(yīng)錯(cuò)開，這樣每道焊的熱量都比較集中在頂部，即每道焊的冷收縮量都是向上收縮，因此可以抵消了對(duì)口前預(yù)留的彎曲變形量，減少焊后收縮引起的彎曲和分散應(yīng)力集中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的10CritoAl耐海水腐蝕鋼管焊接工藝，其特征在于在步驟(2)中，坡口角度為6065。度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的10CritoAl耐海水腐蝕鋼管焊接工藝，其特征在于在步驟(4)中，錯(cuò)邊量不得超過壁厚的10%且小于lmm，間隙為2.5-3mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的10CrMoAl耐海水腐蝕鋼管焊接工藝，其特征在于在步驟(5)中，定位焊時(shí)采用與正式施焊時(shí)一樣的焊接規(guī)范，長(zhǎng)度為20-30mm，位置在6點(diǎn)至5點(diǎn)半點(diǎn)鐘、3點(diǎn)至2點(diǎn)半鐘，8點(diǎn)半至9點(diǎn)鐘、11點(diǎn)半至12點(diǎn)鐘，定位焊不得有缺陷。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的10CritoAl耐海水腐蝕鋼管焊接工藝，其特征在于在步驟(6)中，采用手工電弧焊，焊條采用H03專業(yè)焊條，焊條直徑為。3.2mm，直流反接，焊接電流為95110A，電弧電壓為2122V，焊接速度控制在48cm/mim全文摘要本發(fā)明公開了一種10CrMoAl耐海水腐蝕鋼管焊接工藝，包括行化學(xué)成分和焊接性分析、焊接坡口的確定、坡口清理、坡口對(duì)接、對(duì)管道進(jìn)行定位焊、焊接工藝參數(shù)確定、管道底部層焊縫的焊接、蓋面層的焊接等步驟，通過對(duì)以上過程的嚴(yán)格控制，焊縫外觀檢查100％合格，射線檢測(cè)一次合格率達(dá)98％，滿足了10CrMoAl在高工作壓力、耐腐蝕性、長(zhǎng)壽命方面的特殊要求，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。文檔編號(hào)B23K9/00GK101774059SQ20091021421公開日2010年7月14日申請(qǐng)日期2009年12月29日優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日發(fā)明者劉智勇,吳睿力,張衛(wèi)東,張廣志,李琦,林輝,鐘鳳標(biāo),魏成權(quán),黃偉江申請(qǐng)人:廣東省工業(yè)設(shè)備安裝公司