腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗CO2腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法，選用X65級抗CO2腐蝕用管線鋼，鋼板厚度為5-21mm，并為相同板厚組合對接；選用5Cr-Ni-Mo合金體系焊絲，焊絲直徑Φ2.4mm，焊絲化學(xué)組分及重量百分比為：C≤0.05％，Mn：0.2-1.0％，Si：0.10-0.60％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr：4.0-6.0％，Ni+Cu：0.2-2.2％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；采用鎢極惰性氣體保護(hù)多層多道焊，焊接工藝參數(shù)：焊接電流100-180A，電弧電壓10-15V，保護(hù)氣體流量10-15L/min；對組合鋼板對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，直至焊縫填滿為止；本發(fā)明工藝在不預(yù)熱和不進(jìn)行焊后熱處理條件下焊接抗CO2腐蝕管線鋼，焊接接頭的力學(xué)性能達(dá)到X65管線鋼力學(xué)性能水平，同時焊接接頭具有良好的抗CO2腐蝕性能，使得抗CO2腐蝕管線鋼現(xiàn)場焊接施工條件得到改善，生產(chǎn)成本降低。
【專利說明】一種抗CO2腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵材料焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種抗〇)2腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油天然氣工業(yè)的迅速發(fā)展，CO2對油、氣管線的腐蝕問題成為石油天然氣開 采、輸送的一個主要問題?？刂譬? 2腐蝕的方法主要有三種：添加緩蝕劑，使用防腐內(nèi)涂層 以及使用耐蝕合金鋼，其中最安全有效的防護(hù)措施為使用耐蝕合金鋼。近年來，各國對此 類鋼的研制開發(fā)也逐漸增多，且主要以低Cr合金鋼，配合Cu、Ni、Mo等元素為主，在工程應(yīng) 用中取得了較大突破。此類鋼的特點在于不但具有良好的抗〇) 2腐蝕能力（約為普通碳鋼 的3-4倍），機(jī)械性能與焊接性也能滿足工程需要，并且價格遠(yuǎn)低于不銹鋼等同類產(chǎn)品的價 格，因此發(fā)展迅速。但該類鋼的焊接技術(shù)發(fā)展緩慢，目前對于X65級抗CO 2腐蝕管線鋼，市場 上尚沒有成熟的焊接工藝方法；此外，根據(jù)ASME VIII、BS3351規(guī)程，IOmm厚5Cr-0. 5Mo耐 熱鋼焊前最低預(yù)熱溫度應(yīng)在150°C以上，而且焊后必須進(jìn)行700°C左右的焊后熱處理，才能 保證焊接質(zhì)量。無論焊前預(yù)熱還是焊后熱處理均增加了現(xiàn)場焊接的難度，也增大了施工成 本。焊接技術(shù)的相對落后極大地阻礙了 5Cr系抗CO2腐蝕鋼應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種抗CO2腐蝕管 線鋼的現(xiàn)場焊接方法，本發(fā)明采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊，保護(hù)氣體為100% Ar，同時采用 Φ 2. 4mm的5Cr-Ni-Mo合金體系焊絲，在不預(yù)熱和不進(jìn)行焊后熱處理條件下焊接抗CO2腐蝕 管線鋼，焊接接頭的力學(xué)性能達(dá)到X65管線鋼力學(xué)性能水平，同時焊接接頭具有良好的抗 〇) 2腐蝕性能，使得抗CO 2腐蝕管線鋼現(xiàn)場焊接施工條件得到改善，生產(chǎn)成本降低。
[0004] 為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種抗CO2腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法，包括 如下具體步驟：
[0005] (1)選用X65級抗CO2腐蝕用管線鋼，鋼板厚度為5-21mm，并為相同板厚組合對 接；選用5Cr-Ni-Mo合金體系焊絲，焊絲直徑Φ2. 4mm，焊絲化學(xué)組分及重量百分比為： C^O. 05%,Mn ：0. 2-1. 0%, Si ：0. 10-0. 60%, P ^ 0. 015%, S ^ 0. 010%, Cr ：4, 0-6. 0%, Ni+Cu :0. 2-2. 2%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；
[0006] (2)采用鎢極惰性氣體保護(hù)多層多道焊，保護(hù)氣體為Ar，其純度>99. 9% ;坡口采 用單面V型坡口，坡口角度為60°，坡口間隙為0-lmm，鈍邊為0-0· 5mm ;
[0007] (3)當(dāng)環(huán)境溫度多5°時，施焊前不需要預(yù)熱，連續(xù)焊接，焊接熱輸入量控制在 6-18KJ/cm，焊后不需要進(jìn)行熱處理；焊接工藝參數(shù)：焊接電流100-180A，電弧電壓10-15V， 保護(hù)氣體流量l〇_15L/min ;;對組合鋼板對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，直至焊縫填滿 為止。
[0008] 本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：
[0009] 優(yōu)選地，步驟（1)中焊絲化學(xué)組分及重量百分比為：C :0.05 %，Mn :0.2 %，Si : 0· 10%，P :0· 015%，S :0· 010%，Cr :4. 0%，Ni+Cu :0· 2%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。 [0010] 優(yōu)選地，步驟（1)中焊絲化學(xué)組分及重量百分比為：C:0.01%，Mn:1.0%，Si : 0· 60%，P :0· 005%，S :0· 005%，Cr :6. 0%，Ni+Cu :2. 2%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
[0011] 優(yōu)選地，步驟（1)中焊絲化學(xué)組分及重量百分比為：C :0.03 %，Mn :0.6 %，Si : 0· 30%，P :0· 010%，S :0· 008%，Cr :5· 0%，Ni+Cu :1· 2%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：
[0013] 本發(fā)明工藝采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊，保護(hù)氣體為100% Ar，同時采用Φ2. 4mm的 5Cr-Ni-Mo合金體系焊絲，在不預(yù)熱和不進(jìn)行焊后熱處理條件下焊接抗CO2腐蝕管線鋼，焊 接接頭的力學(xué)性能達(dá)到X65管線鋼力學(xué)性能水平，同時焊接接頭具有良好的抗CO 2腐蝕性 能，使得抗CO2腐蝕管線鋼現(xiàn)場焊接施工條件得到改善。
[0014] 本工藝對焊絲合金元素?zé)龘p少，能有效保證焊縫中的各合金元素含量，且容易實 現(xiàn)單面焊雙面成型，較易實現(xiàn)全位置焊接，特別適合管線現(xiàn)場安裝；同時焊接接頭力學(xué)性能 滿足X65級抗CO 2腐蝕管線鋼的力學(xué)性能要求：Rm多550MPa，彎曲性能（面彎、背彎）D = 6a，180°合格，焊縫和熱影響區(qū)的沖擊韌性KV2(-20°C)彡47J ;焊接接頭具有良好的抗CO2 腐蝕性能耐，焊接接頭CO2腐蝕試驗評價顯示焊縫金屬、熔合區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū)域無明 顯的腐蝕坑出現(xiàn)，放大250倍觀察焊縫和基礎(chǔ)金屬之間的邊界無不連貫表面，并且焊前不 預(yù)熱，焊后無需熱處理，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了成產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為實施例1的焊縫示意圖；
[0016] 圖2為實施例2的焊縫示意圖；
[0017] 圖3為實施例3的焊縫示意圖。

【具體實施方式】
[0018] 實施例1
[0019] 本實施例提供一種抗CO2腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法，如圖1所示，包括如下具體 步驟：
[0020] (1)選用X65級抗CO2腐蝕用管線鋼，鋼板厚度為5mm，試板尺寸為 450mmX400mmX5mm，并為相同板厚組合對接；選用5Cr-Ni_Mo合金體系焊絲，焊絲直徑 Φ2. 4mm，焊絲化學(xué)組分及重量百分比為：C :0· 05%，Mn :0· 2%，Si :0· 10%，P :0· 015%，S : 0. 010%，Cr :4. 0%，Ni+Cu :0. 2%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；
[0021] (2)采用鎢極惰性氣體保護(hù)多層多道焊，保護(hù)氣體為Ar，其純度>99. 9% ;坡口采 用單面V型坡口，坡口角度為60°，坡口間隙為0· 3mm，鈍邊為Omm ;
[0022] (3)當(dāng)環(huán)境溫度多5°時，施焊前不需要預(yù)熱，連續(xù)焊接，焊接熱輸入量控制在 6KJ/cm，焊后不需要進(jìn)行熱處理；焊接工藝參數(shù)：焊接電流100A，電弧電壓10V，保護(hù)氣體流 量10L/min ;對5_+5mm組合鋼板的接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，直至焊縫填滿為止。
[0023] 實施例2
[0024] 本實施例提供一種抗CO2腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法，如圖2所示，包括如下具體 步驟：
[0025] (1)選用X65級抗CO2腐蝕用管線鋼，鋼板厚度為12mm，試板尺寸為 450mmX400mmX 12mm，并為相同板厚組合對接；選用5Cr-Ni_Mo合金體系焊絲，焊絲直徑 Φ2. 4mm，焊絲化學(xué)組分及重量百分比為：C :0. 01%，Mn :1. 0%，Si :0. 60%，P :0. 005%，S : 0. 005%，Cr :6. 0%，Ni+Cu :2. 2%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；
[0026] (2)采用鎢極惰性氣體保護(hù)多層多道焊，保護(hù)氣體為Ar，其純度>99. 9% ;坡口采 用單面V型坡口，坡口角度為60°，坡口間隙為0. 8mm，鈍邊為0. 5mm ;
[0027] (3)當(dāng)環(huán)境溫度多5°時，施焊前不需要預(yù)熱，連續(xù)焊接，焊接熱輸入量控制在 12KJ/cm，焊后不需要進(jìn)行熱處理；焊接工藝參數(shù)：焊接電流130A，電弧電壓12V，保護(hù)氣體 流量12L/min ;對12_+12mm組合鋼板的接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，直至焊縫填滿為 止。
[0028] 實施例3
[0029] 本實施例提供一種抗CO2腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法，如圖3所示，包括如下具體 步驟：
[0030] (1)選用X65級抗CO2腐蝕用管線鋼，鋼板厚度為21mm，450mmX400mmX 21mm，并為 相同板厚組合對接；選用5Cr-Ni-Mo合金體系焊絲，焊絲直徑Φ2. 4mm，焊絲化學(xué)組分及重 量百分比為：C :0· 03%，Mn :0· 6%，Si :0· 30%，P :0· 010%，S :0· 008%，Cr :5· 0%，Ni+Cu : 1.2%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；
[0031] (2)采用鎢極惰性氣體保護(hù)多層多道焊，保護(hù)氣體為Ar，其純度>99. 9% ;坡口采 用單面V型坡口，坡口角度為60°，坡口間隙為1mm，鈍邊為Imm;
[0032] (3)當(dāng)環(huán)境溫度多5°時，施焊前不需要預(yù)熱，連續(xù)焊接，焊接熱輸入量控制在 18KJ/cm，焊后不需要進(jìn)行熱處理；焊接工藝參數(shù)：焊接電流180A，電弧電壓15V，保護(hù)氣體 流量15L/min ;對21_+21mm組合鋼板的接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，直至焊縫填滿為 止。
[0033] 對實施例1-3中采用上述焊接方法焊接的X65級抗CO2腐蝕管線鋼對接接頭進(jìn)行 力學(xué)性能檢測，檢測結(jié)果見表1。
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種抗CO 2腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法，其特征在于，包括如下具體步驟： (1) 選用X65級抗C02腐蝕用管線鋼，鋼板厚度為5-21mm，并為相同板厚組合對接； 選用5Cr-Ni-Mo合金體系焊絲，焊絲直徑?2. 4mm，所述焊絲化學(xué)組分及重量百分比為： C ^ 0. 05%,Mn ：0. 2-1. 0%, Si ：0. l〇-〇. 60%, P ^ 0. 015%, S ^ 0. 010%, Cr ：4. 0-6. 0%, Ni+Cu :0. 2-2. 2%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)； (2) 采用鎢極惰性氣體保護(hù)多層多道焊，保護(hù)氣體為Ar，其純度>99.9% ;坡口采用單 面V型坡口，坡口角度為60°，坡口間隙為0-lmm，鈍邊為0-0? 5mm ; (3) 當(dāng)環(huán)境溫度多5°時，施焊前不需要預(yù)熱，連續(xù)焊接，焊接熱輸入量控制在6-18KJ/ cm，焊后不需要進(jìn)行熱處理；焊接工藝參數(shù)：焊接電流100-180A，電弧電壓10-15V，保護(hù)氣 體流量l〇-15L/min ;對組合鋼板對接接頭采用多層多道連續(xù)施焊，直至焊縫填滿為止。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗C0 2腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法，其特征在于，所述步驟 ⑴中焊絲化學(xué)組分及重量百分比為：C :0? 05%，Mn :0? 2%，Si :0? 10%，P :0? 015%，S : 0. 010%，Cr :4. 0%，Ni+Cu :0. 2%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗C0 2腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法，其特征在于，所述步驟 ⑴中焊絲化學(xué)組分及重量百分比為：C :0? 01%，Mn :1. 0%，Si :0? 60%，P :0? 005%，S : 0. 005%，Cr :6. 0%，Ni+Cu :2. 2%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗C0 2腐蝕管線鋼的現(xiàn)場焊接方法，其特征在于，所述步驟 ⑴中焊絲化學(xué)組分及重量百分比為：C :0? 03%，Mn :0? 6%，Si :0? 30%，P :0? 010%，S : 0. 008%，Cr :5. 0%，Ni+Cu : 1. 2%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
【文檔編號】B23K9/167GK104475935SQ201410682803
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】李麗, 尹雨群, 張靜, 張顯輝, 趙晉斌, 張?zhí)K強(qiáng) 申請人:南京鋼鐵股份有限公司