CN109454316A - 耐高温高压用高合金埋弧焊钢管焊接工艺 - Google Patents

耐高温高压用高合金埋弧焊钢管焊接工艺 Download PDF

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葛兰
李勇
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Abstract

耐高温高压用高合金埋弧焊钢管焊接工艺，涉及埋弧焊接领域，钢板通过超声波无损探伤、机械加工坡口、JCOE成型，加工成“O”型；钢管采用内坡口大于外坡口的双面X型坡口型式；双面X型坡口易于机械铣边，提高了生产效率；焊前将钢管预热至200℃；直缝埋弧焊技术进行焊接，焊接结束后将钢管加热到300～400℃和保温1小时。丰富了直缝埋弧焊钢管材质的种类，提高了生产效率，扩大了大口径直缝埋弧焊钢管的应用范围，极大的改善了大口径厚壁单丝埋弧焊钢管的性能。

Description

耐高温高压用高合金埋弧焊钢管焊接工艺
技术领域
本发明涉及耐高温高压用高合金埋弧焊钢管焊接工艺，具体涉及一种2.25Cr-1Mo类珠光体耐热合金钢埋弧焊接工艺，属于埋弧焊接领域。
背景技术
2.25Cr-1Mo类珠光体耐热合金钢是目前世界上广泛使用的热强钢和抗氢钢。由于在低碳钢中加入了Cr、Mo等合金元素，大大提高了钢的综合性能。如具有良好的高温力学性能、抗高温氧化性能、抗腐蚀性能、良好的韧性、工艺性能和可焊性，故被广泛用于制造石油化工、煤转化、核电、汽轮机缸体、火电等使用条件苛刻、腐蚀介质复杂的大型设备。
由于合金元素Cr、Mo的加入，2.25Cr-1Mo类珠光体耐热合金钢材料有很强的淬硬倾向，焊接难度较大。在焊接时，如果冷却速度较快，焊后焊缝及热影响区容易形成淬硬组织，硬度增加，从而使焊接接头的脆性增大，在有较大拘束应力时，常导致裂纹产生。目前国内2.25Cr-1Mo类珠光体耐热合金钢一般选用焊接热输入易控制且较小的焊接方法，如焊条电弧焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊等，一般不推荐采用直缝埋弧焊接。
直缝埋弧焊钢管是采用JCOE钢管成型，一条或两条焊缝，埋弧焊接工艺，规格范围从外径325mm至1420mm的钢管。直缝埋弧焊管产品执行GB/T32970-2016《高温高压管道用直缝埋弧焊接钢管》、GB/T3091-2008的《低压流体输送用焊接钢管》、GB/T9711-2011《石油天燃气工业管线输送***用钢管》、API Spec 5L(45版)《美国石油学会标准》、ASTM A691《高温高压服役条件用电熔焊碳钢和合金钢标准》、ASTM A252《焊接和无缝钢管桩标准》等标准。直缝埋弧焊管的生产工艺灵活，可生产范围内的任何规格与壁厚。直缝埋弧焊管最大优势就在于可以生产无缝钢管不能生产的规格型号。直缝埋弧焊管生产成本比起无缝钢管价格优惠空间很大。直缝埋弧焊管还在国内的重型钢结构工程和流体管道工程，基础打桩工程中得到广范应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的、低成本、高效率、使用范围广的一种2.25Cr-1Mo类珠光体耐热合金钢直缝埋弧焊钢管生产工艺，采取了内外单丝埋弧焊焊接技术，冷加工X型坡口，严格控制焊前预热和层间温度，焊后立即进行消氢热处理的生产技术。
本发明具体技术方案如下：
耐高温高压用高合金埋弧焊钢管焊接工艺，其特征在于：
步骤1：钢板通过超声波无损探伤、机械加工坡口、JCOE成型，加工成“O”型；
步骤2：钢管采用双面X型坡口型式；双面X型坡口易于机械铣边，提高了生产效率；
步骤3：焊前将钢管预热至200℃；
步骤4：直缝埋弧焊技术进行焊接，焊接结束后将钢管加热到300～400℃和保温1小时。
进一步技术：所述钢板采用2.25Cr-Mo合金钢板。
进一步技术：焊接具体为：先外焊采用焊条打底焊接，然后内外焊采用小规范单丝多层多道焊接；保证内外焊接热输入的平衡，减小焊接应力的同时降低了母材熔敷率，有效地解决了焊接质量和生产效率之间的矛盾，即确保了焊接质量同时又提高了生产效率。
进一步技术：所述的X型坡口内坡口的深度小于外坡口深度，钝边为4-5mm。
进一步技术：焊后立即进行焊后消氢处理。
本发明的有益效果：
通过焊前预热和焊后热处理可有效的防止焊接裂纹的产生。对钢管进行焊前预热，可防止和减少应力的产生。预热可以减少焊缝金属与母材间的温度差，即提高焊接接头初始温度，从而减少收缩应力，降低焊缝冷却速度，控制钢材的组织转变，避免在热影响区中形成脆性马氏体，减轻局部硬化，改善焊缝质量。因为预热有利于排气、排渣，故可减少气孔、夹渣等缺陷。而焊后热处理则可有效降低焊接残余应力，焊接残余应力是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，所以伴随焊接施工必然会产生残余应力。
本发明工序简单，提供一种新型的2.25Cr-1Mo直缝埋弧焊钢管及其制造技术，将2.25Cr-1Mo引入大口径厚壁直缝埋弧焊钢管领域，丰富了直缝埋弧焊钢管材质的种类，提高了生产效率，扩大了大口径直缝埋弧焊钢管的应用范围，极大的改善了大口径厚壁单丝埋弧焊钢管的性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。
2.25Cr-1Mo钢直缝埋弧焊钢管生产工艺，步骤1：规格为φ1219×30×12000mm的2.25Cr-1Mo大口径直缝埋弧焊钢管通过超声波无损探伤、机械加工坡口、JCOE成型，加工成“O”型，
步骤2：钢管采用内坡口大于外坡口的双面X型坡口型式；钝边为4-5mm；双面X型坡口易于机械铣边，提高了生产效率；
步骤3：焊前将钢管预热至200℃；
步骤4：直缝埋弧焊技术进行焊接，先外焊采用焊条打底焊接，然后内外焊采用小规范单丝多层多道焊接；可以保证内外焊接热输入的平衡，减小焊接应力的同时降低了母材熔敷率，有效地解决了焊接质量和生产效率之间的矛盾，即确保了焊接质量同时又提高了生产效率；
焊后立即进行焊后消氢处理；结束后将钢管加热到300～400℃和保温1小时。
通过焊前预热和焊后热处理可有效的防止焊接裂纹的产生。对钢管进行焊前预热，可防止和减少应力的产生。预热可以减少焊缝金属与母材间的温度差，即提高焊接接头初始温度，从而减少收缩应力，降低焊缝冷却速度，控制钢材的组织转变，避免在热影响区中形成脆性马氏体，减轻局部硬化，改善焊缝质量。因为预热有利于排气、排渣，故可减少气孔、夹渣等缺陷。而焊后热处理则可有效降低焊接残余应力，焊接残余应力是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，所以伴随焊接施工必然会产生残余应力。
2.25Cr-1Mo大口径厚壁直缝埋弧焊钢管焊接参数
2.25Cr-1Mo大口径厚壁直缝埋弧焊钢管管体光谱分析
2.25Cr-1Mo大口径厚壁直缝埋弧焊钢管焊缝光谱分析
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.耐高温高压用高合金埋弧焊钢管焊接工艺，其特征在于：
步骤1：钢板通过超声波无损探伤、机械加工坡口、JCOE成型，加工成“O”型；
步骤2：钢管采用双面X型坡口型式；双面X型坡口易于机械铣边，提高了生产效率；
步骤3：焊前将钢管预热至200℃；
步骤4：直缝埋弧焊技术进行焊接，焊接结束后将钢管加热到300～400℃和保温1小时。
2.根据权利要求1中所述的耐高温高压用高合金埋弧焊钢管焊接工艺，其特征在于：所述钢板采用2.25Cr-Mo合金钢板。
3.根据权利要求1中所述的耐高温高压用高合金埋弧焊钢管焊接工艺，其特征在于：焊接具体为：先外焊采用焊条打底焊接，然后内外焊采用小规范单丝多层多道焊接。
4.根据权利要求1中所述的耐高温高压用高合金埋弧焊钢管焊接工艺，其特征在于：所述的X型坡口内坡口的深度小于外坡口深度，钝边为4-5mm。
5.根据权利要求1中所述的耐高温高压用高合金埋弧焊钢管焊接工艺，其特征在于：焊后立即进行焊后消氢处理。
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