一种酸性环境碳钢管道焊接方法技术

本发明专利技术提供了一种酸性环境碳钢管道焊接方法。所述方法包括：控制母管化学成分，对母管进行坡口加工和组对；对组对后的母管焊口进行预热；利用I类焊材对预热后的焊口进行根焊和热焊；利用II类焊材对焊口进行填充焊和盖面焊；无损检测后进行焊后热处理，完成焊接。根据本发明专利技术方法能够解决酸性碳钢管道焊接后焊缝性能强度高、硬度高，导致焊缝易因SSC敏感而腐蚀开裂的问题；能够解决酸性碳钢管道焊接后因局部应力集中或残余应力集中而产生局部拉应力，在含硫化氢介质作用下诱发硫化物应力腐蚀开裂的问题；能够解决酸性碳钢管道焊接后焊缝组织中S、P、O含量较高，产生氧化物、硫化物等夹杂严重影响焊缝纯净度，导致焊缝韧性下降的问题。

A Welding Method for Carbon Steel Pipe in Acidic Environment

The invention provides a welding method for carbon steel pipe in acidic environment. The methods include: controlling the chemical composition of the main pipe, grooving and grooving the main pipe; preheating the welding joint of the main pipe after grouping; root welding and hot welding of the preheated weld joint with type I welding material; filling and cover welding of the weld joint with type II welding material; post-weld heat treatment after non-destructive testing to complete the welding. The method can solve the problem that the weld seam of acid carbon steel pipeline has high performance strength and hardness after welding, which causes the weld seam to be susceptible to corrosion cracking due to SSC sensitivity, and can solve the problem of local tensile stress caused by local stress concentration or residual stress concentration after welding of acid carbon steel pipeline, which can induce sulfide stress corrosion cracking under the action of medium containing hydrogen sulfide. The high content of S, P and O in the weld structure of the welded carbon steel pipe seriously affects the purity of the weld and leads to the decrease of the toughness of the weld.

【技术实现步骤摘要】
一种酸性环境碳钢管道焊接方法
本专利技术属于焊接
，更具体地讲，涉及一种通过控制焊接材料、焊接工艺及焊后热处理，以提高碳钢管道抗硫化氢腐蚀能力的焊接方法。
技术介绍
在石油、化工行业中，处理含硫化氢介质的生产装置，大多采用碳钢设备，然而，碳钢设备容易受到硫化氢的腐蚀而遭到破坏，会导致被迫停产检修的情况发生，对生产十分不利。一直以来，对用于石油天然气酸性环境碳钢管道焊接的方法都没有统一的技术要求，国内也没有成熟的抗硫碳钢管道焊接的相关案例。因此，亟需一种从满足酸性环境焊缝抗腐蚀性能和理化性能的要求出发，通过严格控制焊接材料、焊接工艺及焊后热处理等关键环节，以使酸性环境下碳钢焊接质量得到保证，从而更好的满足石油天然气酸性气田的开发和管道建设要求，提高管道使用寿命，减少维护、维修成本的焊接方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术的目的在于解决酸性碳钢管道焊接后焊缝性能强度高、硬度高，导致焊缝易因SSC敏感而腐蚀开裂的问题；解决酸性碳钢管道焊接后焊缝中因氢鼓泡，造成焊缝氢脆而导致氢致开裂的问题；解决酸性碳钢管道焊接后因局部应力集中或残余应力集中而产生局部拉应力，在含硫化氢介质作用下诱发硫化物应力腐蚀开裂的问题；解决酸性碳钢管道焊接后焊缝组织中S、P、O含量较高，产生氧化物、硫化物等夹杂严重影响焊缝纯净度，导致焊缝韧性下降的问题。本专利技术的一方面提供了一种酸性环境碳钢管道焊接方法，所述方法可以包括：控制母管化学成分，对母管进行坡口加工和组对；对组对后的母管焊口进行预热；利用I类焊材对预热后的焊口进行根焊；利用II类焊材对焊口进行热焊、填充焊和盖面焊；无损检测后进行焊后热处理，完成碳钢管道焊接，其中，所述母管的化学成分按质量百分数计为：C≤0.14％，Si≤0.40％，Mn≤1.35％，P≤0.002％，S≤0.003％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，Mo≤0.15％，Al≤0.060％，Ti≤0.04％，B≤0.0005％，Ca≤0.006％，N≤0.012％，其余的是Fe和不可避免的杂质；所述I类焊材的熔敷金属化学成分按质量百分数计包括：C:0.06％～0.15％，Mn≤1.35％，Si：0.45％～0.75％，S≤0.008％，P≤0.020％，Cr≤0.15％，Ni≤0.15％，Cu≤0.50％；所述II类焊材的熔敷金属化学成分按质量百分数计包括：C≤0.10％，Mn≤1.20％，Si≤0.90％，S≤0.005％，P≤0.012％，Cr≤0.20％，Ni≤0.30％，Mo≤0.30％，V≤0.08％。在本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述I类焊材屈服强度为400MPa～484MPa，抗拉强度为480MPa～570MPa，所述II类焊材的屈服强度为330MPa～380MPa，抗拉强度为420MPa～500MPa。在本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述坡口可以为V型坡口，所述坡口的钝边可以为0.5mm～1.5mm，坡口角度可以为60°～70°，根部间隙可以为2.5mm～3.5mm。在本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述预热的温度可以为100℃～150℃，预热的宽度可以为焊缝两侧各90mm～110mm。在本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述根焊可以采用氩弧焊上向焊，保护气体的流量可以为10L/min～15L/min。在本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述热焊可以采用焊条电弧焊，焊接层间温度可以为100℃～200℃。在本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述根焊与所述热焊之间的焊接间隔时间可以不超过10min；在本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述填充焊可以采用焊条电弧上向焊接，焊接层间温度可以为100℃～200℃。在本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述盖面焊接可以采用焊条电弧上向焊接。在本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述无损检测开始时间与焊接完成时间的间隔可以大于24h。在本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述焊后热处理可以包括升温到380℃～430℃后，以不大于200℃/h的升温速度升温至610～640℃，保温50min～70min，以不大于260℃/h的降温速度降温至380℃～430℃，冷却至室温。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括以下内容中的至少一项：能够解决酸性碳钢管道焊接后焊缝性能强度高、硬度高，导致焊缝易因SSC敏感而腐蚀开裂的问题；能够解决酸性碳钢管道焊接后焊缝中因氢鼓泡，造成焊缝氢脆而导致氢致开裂的问题；能够解决酸性碳钢管道焊接后因局部应力集中或残余应力集中而产生局部拉应力，在含硫化氢介质作用下诱发硫化物应力腐蚀开裂的问题；能够解决酸性碳钢管道焊接后焊缝组织中S、P、O含量较高，产生氧化物、硫化物等夹杂严重影响焊缝纯净度，导致焊缝韧性下降的问题。附图说明通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：图1示出了本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例的焊接接头设计示意图。图2示出了本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例的热处理工艺曲线示意图。具体实施方式在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本专利技术的一种酸性环境碳钢管道焊接方法。本专利技术提供了一种酸性环境碳钢管道焊接方法，在本专利技术的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述焊接方法可以包括：步骤S01，控制母管的化学成分，并对母管进行坡口加工和组对。为了提高酸性碳钢抗硫化氢腐蚀的能力，提高管道使用寿命，减少维护，则需要控制母管的化学成分。所述母管的化学成分按照质量百分数计可以为：C≤0.14％，Si≤0.40％，Mn≤1.35％，P≤0.002％，S≤0.003％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，Mo≤0.15％，Al≤0.060％，Ti≤0.04％，B≤0.0005％，Ca≤0.006％，N≤0.012％，其余的是Fe和不可避免的杂质。优选的，所述母管的化学成分按照质量百分数计可以为：C≤0.12％，Si≤0.36％，Mn≤1.35％，P≤0.002％，S≤0.003％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，Mo≤0.15％，Al≤0.060％，Ti≤0.04％，B≤0.0005％，Ca≤0.006％，N≤0.012％，其余的是Fe和不可避免的杂质。所述母管的屈服强度可以为245MPa～450MPa，抗拉强度可以为415MPa～760MPa；硬度可以为≤248MPa。所述母管的微观金相组织为细小晶粒的珠光体和铁素体。为了提高酸性管道焊缝抗硫化氢腐蚀能力，需要控制焊材具有良好焊接性，控制焊缝强度、力学性能和化学成分与母管相匹配，控制焊材中S、P、O的含量，以提高焊缝纯净度，从而提高焊缝韧性和塑性，提高焊缝抗硫抗氢腐蚀开裂能力。在本实施例中，如图1所示，所述坡口可以是V型坡口。所述坡口的钝边a可以为0.5～1.5mm，进一步的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酸性环境碳钢管道焊接方法，其特征在于，所述方法包括：控制母管化学成分，对母管进行坡口加工和组对；对组对后的母管焊口进行预热；利用I类焊材对预热后的焊口进行根焊；利用II类焊材对焊口进行热焊、填充焊和盖面焊；无损检测后进行焊后热处理，完成碳钢管道焊接，其中，所述母管的化学成分按质量百分数计为：C≤0.14％，Si≤0.40％，Mn≤1.35％，P≤0.002％，S≤0.003％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，Mo≤0.15％，Al≤0.060％，Ti≤0.04％，B≤0.0005％，Ca≤0.006％，N≤0.012％，其余的是Fe和不可避免的杂质；所述I类焊材的熔敷金属化学成分按质量百分数计包括：C:0.06％～0.15％，Mn≤1.35％，Si：0.45％～0.75％，S≤0.008％，P≤0.020％，Cr≤0.15％，Ni≤0.15％，Cu≤0.50％；所述II类焊材的熔敷金属化学成分按质量百分数计包括：C≤0.10％，Mn≤1.20％，Si≤0.90％，S≤0.005％，P≤0.012％，Cr≤0.20％，Ni≤0.30％，Mo≤0.30％，V≤0.08％。...

【技术特征摘要】
1.一种酸性环境碳钢管道焊接方法，其特征在于，所述方法包括：控制母管化学成分，对母管进行坡口加工和组对；对组对后的母管焊口进行预热；利用I类焊材对预热后的焊口进行根焊；利用II类焊材对焊口进行热焊、填充焊和盖面焊；无损检测后进行焊后热处理，完成碳钢管道焊接，其中，所述母管的化学成分按质量百分数计为：C≤0.14％，Si≤0.40％，Mn≤1.35％，P≤0.002％，S≤0.003％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，Mo≤0.15％，Al≤0.060％，Ti≤0.04％，B≤0.0005％，Ca≤0.006％，N≤0.012％，其余的是Fe和不可避免的杂质；所述I类焊材的熔敷金属化学成分按质量百分数计包括：C:0.06％～0.15％，Mn≤1.35％，Si：0.45％～0.75％，S≤0.008％，P≤0.020％，Cr≤0.15％，Ni≤0.15％，Cu≤0.50％；所述II类焊材的熔敷金属化学成分按质量百分数计包括：C≤0.10％，Mn≤1.20％，Si≤0.90％，S≤0.005％，P≤0.012％，Cr≤0.20％，Ni≤0.30％，Mo≤0.30％，V≤0.08％。2.根据权利要求1所述的酸性环境碳钢管道焊接方法，其特征在于，所述I类焊材屈服强度为400MPa～484MPa，抗拉强度为480MPa～570MPa，所述II类焊材的屈服强度为330MPa～380MPa，抗拉强度为420MPa～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张城，李阳，余尚林，李翔，杜和，杨燕，张圆，肖景安，黄勇，
申请(专利权)人：四川石油天然气建设工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51