CN104475935A - 一种抗co2腐蚀管线钢的现场焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法,选用X65级抗CO2腐蚀用管线钢,钢板厚度为5-21mm,并为相同板厚组合对接;选用5Cr-Ni-Mo合金体系焊丝,焊丝直径Φ2.4mm,焊丝化学组分及重量百分比为: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%,余量为Fe及不可避免的杂质;采用钨极惰性气体保护多层多道焊,焊接工艺参数:焊接电流100-180A,电弧电压10-15V,保护气体流量10-15L/min;对组合钢板对接接头采用多层多道连续施焊,直至焊缝填满为止;本发明工艺在不预热和不进行焊后热处理条件下焊接抗CO2腐蚀管线钢,焊接接头的力学性能达到X65管线钢力学性能水平,同时焊接接头具有良好的抗CO2腐蚀性能,使得抗CO2腐蚀管线钢现场焊接施工条件得到改善,生产成本降低。
Description
技术领域
本发明属于钢铁材料焊接技术领域,涉及一种抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法。
背景技术
随着石油天然气工业的迅速发展,CO2对油、气管线的腐蚀问题成为石油天然气开采、输送的一个主要问题。控制CO2腐蚀的方法主要有三种:添加缓蚀剂,使用防腐内涂层以及使用耐蚀合金钢,其中最安全有效的防护措施为使用耐蚀合金钢。近年来,各国对此类钢的研制开发也逐渐增多,且主要以低Cr合金钢,配合Cu、Ni、Mo等元素为主,在工程应用中取得了较大突破。此类钢的特点在于不但具有良好的抗CO2腐蚀能力(约为普通碳钢的3-4倍),机械性能与焊接性也能满足工程需要,并且价格远低于不锈钢等同类产品的价格,因此发展迅速。但该类钢的焊接技术发展缓慢,目前对于X65级抗CO2腐蚀管线钢,市场上尚没有成熟的焊接工艺方法;此外,根据ASME VIII、BS3351规程,10mm厚5Cr-0.5Mo耐热钢焊前最低预热温度应在150℃以上,而且焊后必须进行700℃左右的焊后热处理,才能保证焊接质量。无论焊前预热还是焊后热处理均增加了现场焊接的难度,也增大了施工成本。焊接技术的相对落后极大地阻碍了5Cr系抗CO2腐蚀钢应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服现有技术的缺点,提供一种抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法,本发明采用钨极惰性气体保护焊,保护气体为100%Ar,同时采用Φ2.4mm的5Cr-Ni-Mo合金体系焊丝,在不预热和不进行焊后热处理条件下焊接抗CO2腐蚀管线钢,焊接接头的力学性能达到X65管线钢力学性能水平,同时焊接接头具有良好的抗CO2腐蚀性能,使得抗CO2腐蚀管线钢现场焊接施工条件得到改善,生产成本降低。
为了解决以上技术问题,本发明提供一种抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法,包括如下具体步骤:
(1)选用X65级抗CO2腐蚀用管线钢,钢板厚度为5-21mm,并为相同板厚组合对接;选用5Cr-Ni-Mo合金体系焊丝,焊丝直径Φ2.4mm,焊丝化学组分及重量百分比为: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%,余量为Fe及不可避免的杂质;
(2)采用钨极惰性气体保护多层多道焊,保护气体为Ar,其纯度>99.9%;坡口采用单面V型坡口,坡口角度为60°,坡口间隙为0-1mm,钝边为0-0.5mm;
(3)当环境温度≥5°时,施焊前不需要预热,连续焊接,焊接热输入量控制在6-18KJ/cm,焊后不需要进行热处理;焊接工艺参数:焊接电流100-180A,电弧电压10-15V,保护气体流量10-15L/min;;对组合钢板对接接头采用多层多道连续施焊,直至焊缝填满为止。
本发明进一步限定的技术方案是:
优选地,步骤(1)中焊丝化学组分及重量百分比为:C:0.05%,Mn:0.2%,Si:0.10%,P:0.015%,S:0.010%,Cr:4.0%,Ni+Cu:0.2%,余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地,步骤(1)中焊丝化学组分及重量百分比为:C:0.01%,Mn:1.0%,Si:0.60%,P:0.005%,S:0.005%,Cr:6.0%,Ni+Cu:2.2%,余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地,步骤(1)中焊丝化学组分及重量百分比为:C:0.03%,Mn:0.6%,Si:0.30%,P:0.010%,S:0.008%,Cr:5.0%,Ni+Cu:1.2%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明的有益效果是:
本发明工艺采用钨极惰性气体保护焊,保护气体为100%Ar,同时采用Φ2.4mm的5Cr-Ni-Mo合金体系焊丝,在不预热和不进行焊后热处理条件下焊接抗CO2腐蚀管线钢,焊接接头的力学性能达到X65管线钢力学性能水平,同时焊接接头具有良好的抗CO2腐蚀性能,使得抗CO2腐蚀管线钢现场焊接施工条件得到改善。
本工艺对焊丝合金元素烧损少,能有效保证焊缝中的各合金元素含量,且容易实现单面焊双面成型,较易实现全位置焊接,特别适合管线现场安装;同时焊接接头力学性能满足X65级抗CO2腐蚀管线钢的力学性能要求:Rm≥550MPa,弯曲性能(面弯、背弯)D=6a,180°合格,焊缝和热影响区的冲击韧性KV2(-20℃)≥47J;焊接接头具有良好的抗CO2腐蚀性能耐,焊接接头CO2腐蚀试验评价显示焊缝金属、熔合区、热影响区和母材区域无明显的腐蚀坑出现,放大250倍观察焊缝和基础金属之间的边界无不连贯表面,并且焊前不预热,焊后无需热处理,提高了生产效率,节约了成产成本。
附图说明
图1为实施例1的焊缝示意图;
图2为实施例2的焊缝示意图;
图3为实施例3的焊缝示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法,如图1所示,包括如下具体步骤:
(1)选用X65级抗CO2腐蚀用管线钢,钢板厚度为5mm,试板尺寸为450mm×400mm×5mm,并为相同板厚组合对接;选用5Cr-Ni-Mo合金体系焊丝,焊丝直径Φ2.4mm,焊丝化学组分及重量百分比为:C:0.05%,Mn:0.2%,Si:0.10%,P:0.015%,S:0.010%,Cr:4.0%,Ni+Cu:0.2%,余量为Fe及不可避免的杂质;
(2)采用钨极惰性气体保护多层多道焊,保护气体为Ar,其纯度>99.9%;坡口采用单面V型坡口,坡口角度为60°,坡口间隙为0.3mm,钝边为0mm;
(3)当环境温度≥5°时,施焊前不需要预热,连续焊接,焊接热输入量控制在6KJ/cm,焊后不需要进行热处理;焊接工艺参数:焊接电流100A,电弧电压10V,保护气体流量10L/min;对5mm+5mm组合钢板的接接头采用多层多道连续施焊,直至焊缝填满为止。
实施例2
本实施例提供一种抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法,如图2所示,包括如下具体步骤:
(1)选用X65级抗CO2腐蚀用管线钢,钢板厚度为12mm,试板尺寸为450mm×400mm×12mm,并为相同板厚组合对接;选用5Cr-Ni-Mo合金体系焊丝,焊丝直径Φ2.4mm,焊丝化学组分及重量百分比为:C:0.01%,Mn:1.0%,Si:0.60%,P:0.005%,S:0.005%,Cr:6.0%,Ni+Cu:2.2%,余量为Fe及不可避免的杂质;
(2)采用钨极惰性气体保护多层多道焊,保护气体为Ar,其纯度>99.9%;坡口采用单面V型坡口,坡口角度为60°,坡口间隙为0.8mm,钝边为0.5mm;
(3)当环境温度≥5°时,施焊前不需要预热,连续焊接,焊接热输入量控制在12KJ/cm,焊后不需要进行热处理;焊接工艺参数:焊接电流130A,电弧电压12V,保护气体流量12L/min;对12mm+12mm组合钢板的接接头采用多层多道连续施焊,直至焊缝填满为止。
实施例3
本实施例提供一种抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法,如图3所示,包括如下具体步骤:
(1)选用X65级抗CO2腐蚀用管线钢,钢板厚度为21mm,450mm×400mm×21mm,并为相同板厚组合对接;选用5Cr-Ni-Mo合金体系焊丝,焊丝直径Φ2.4mm,焊丝化学组分及重量百分比为:C:0.03%,Mn:0.6%,Si:0.30%,P:0.010%,S:0.008%,Cr:5.0%,Ni+Cu:1.2%,余量为Fe及不可避免的杂质;
(2)采用钨极惰性气体保护多层多道焊,保护气体为Ar,其纯度>99.9%;坡口采用单面V型坡口,坡口角度为60°,坡口间隙为1mm,钝边为1mm;
(3)当环境温度≥5°时,施焊前不需要预热,连续焊接,焊接热输入量控制在18KJ/cm,焊后不需要进行热处理;焊接工艺参数:焊接电流180A,电弧电压15V,保护气体流量15L/min;对21mm+21mm组合钢板的接接头采用多层多道连续施焊,直至焊缝填满为止。
对实施例1-3中采用上述焊接方法焊接的X65级抗CO2腐蚀管线钢对接接头进行力学性能检测,检测结果见表1。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.一种抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法,其特征在于,包括如下具体步骤:
(1)选用X65级抗CO2腐蚀用管线钢,钢板厚度为5-21mm,并为相同板厚组合对接;选用5Cr-Ni-Mo合金体系焊丝,焊丝直径Φ2.4mm,所述焊丝化学组分及重量百分比为: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%,余量为Fe及不可避免的杂质;
(2)采用钨极惰性气体保护多层多道焊,保护气体为Ar,其纯度>99.9%;坡口采用单面V型坡口,坡口角度为60°,坡口间隙为0-1mm,钝边为0-0.5mm;
(3)当环境温度≥5°时,施焊前不需要预热,连续焊接,焊接热输入量控制在6-18KJ/cm,焊后不需要进行热处理;焊接工艺参数:焊接电流100-180A,电弧电压10-15V,保护气体流量10-15L/min;对组合钢板对接接头采用多层多道连续施焊,直至焊缝填满为止。
2.根据权利要求1所述的抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法,其特征在于,所述步骤(1)中焊丝化学组分及重量百分比为:C:0.05%,Mn:0.2%,Si:0.10%,P:0.015%,S:0.010%,Cr:4.0%,Ni+Cu:0.2%,余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法,其特征在于,所述步骤(1)中焊丝化学组分及重量百分比为:C:0.01%,Mn:1.0%,Si:0.60%,P:0.005%,S:0.005%,Cr:6.0%,Ni+Cu:2.2%,余量为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法,其特征在于,所述步骤(1)中焊丝化学组分及重量百分比为:C:0.03%,Mn:0.6%,Si:0.30%,P:0.010%,S:0.008%,Cr:5.0%,Ni+Cu:1.2%,余量为Fe及不可避免的杂质。
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C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant |