一种用于酸性环境输送管道焊接材料及焊接方法技术

本发明专利技术提供了一种用于酸性环境输送管道的焊接材料和焊接方法。其中，所述焊接材料可包括按照质量百分比计的如下成分：0.05～0.07％C、0.23～0.37％Si、≤1.35％Mn、≤0.008％S、≤0.02％P、≤1％Ni、0.24～0.42％Cu、0.34～0.66％Cr、0.06～0.11％Nb、0.15～0.18％Ti、≤0.21％Ni、0.002～0.005％Mo、0.007～0.012％B，余量为铁。所述焊接方法可包括采用上述的焊接材料进行焊接。本发明专利技术的有益效果可包括更好的满足石油天然气酸性气田的开发和管道建设要求，提高了管道焊缝的耐腐蚀性能；减少了维护、维修的成本。

A Welding Material and Method for Pipeline in Acidic Environment

The invention provides a welding material and a welding method for transportation pipeline in acid environment. Among them, the welding material can include the following components according to the mass percentage: 0.05-0.07% C, 0.23-0.37% Si, <1.35% Mn, <0.008% S, <0.02% P, <1% Ni, 0.24-0.42% Cu, 0.34-0.66% Cr, 0.06-0.11% Nb, 0.15-0.18% Ti, <0.21% Ni, 0.002-0.005% Mo, 0.007-0.012% B, the remaining amount of iron. The welding method can include using the above welding material for welding. The beneficial effects of the present invention can include better meeting the requirements of the development of oil and gas acid gas fields and pipeline construction, improving the corrosion resistance of pipeline welds, and reducing the cost of maintenance and repair.

【技术实现步骤摘要】
一种用于酸性环境输送管道焊接材料及焊接方法
本专利技术涉及石油天然气领域，特别地，涉及一种酸用于酸性环境输送管道焊接材料及焊接方法。
技术介绍
目前，随着能源需求的不断提高，对越来越多的酸性油气田也进行了开发和建设，需要很好的解决酸性油气田管道输送的安全和使用要求。酸性环境对用于石油天然气酸性环境碳钢管道的焊接材料并没有统一的焊材技术要求，仅有对焊缝性能的测试要求。常规的碳钢焊接材料也是按照国家标准进行生产，并不专门针对酸性环境进行要求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种能够提高焊缝耐腐蚀性能的用于酸性环境输送管道的焊接材料。为了实现上述目的，本专利技术的一方面提供了一种用于酸性环境输送管道的焊接材料。所述焊接材料可包括按照质量百分比计的如下成分：0.05～0.07％C、0.23～0.37％Si、≤1.35％Mn、≤0.008％S、≤0.02％P、≤1％Ni、0.24～0.42％Cu、0.34～0.66％Cr、0.06～0.11％Nb、0.15～0.18％Ti、≤0.21％Ni、0.002～0.005％Mo、0.007～0.012％B，余量为铁。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述输送管道可包括按照质量百分数计的如下成分：0.17％～0.20％C、0.46～0.52％Si、1.66～1.75％Mn、0.007～0.014％P、0.002～0.005％S、0.072～0.08％Nb、0.052～0.06％Nb、0.02～0.03％Ti，余量可为铁。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述输送管道可包括按照质量百分数计的如下成分：≤0.03％C、22～23％Cr、3～3.5％Mo、≤2％Mn、≤1％Si、≤0.030％P、≤0.02％S、4.5～6.5％Ni、0.14～0.20％N，余量可为铁。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述焊接材料的σb＝420～520MPa，σS＝330～442MPa。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述输送管道可包括长度为几千米至几十千米的管线。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述输送管道能够输送H2S的质量分数≥5％原料天然气。原料天然气中可含CO2，也可不含有CO2。根据本专利技术的一个示例性实施例，原料天然气中H2S的质量分数可为11.5～12.5％，CO2的质量分数为9.6～10.5％。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述焊接材料包括焊条或焊丝，焊丝可包括埋弧焊焊丝。根据本专利技术的一个示例性实施例，在所述焊接材料中，Mn的质量分数可为0.9～1.30％，S的质量分数可为0.004～0.007％，P的质量分数可为0.007～0.016％，、Ni的质量分数可为0.6～0.9％。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述焊接材料的σb＝450～505MPa，σS＝345～412MPa。本专利技术另一方面提供了一种焊接方法，所述方法包括采用上述的焊接材料进行焊接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：更好的满足石油天然气酸性气田的开发和管道建设要求，提高了管道焊缝的耐腐蚀性能；减少了维护、维修的成本。具体实施方式在下文中，将结合示例性实施例详细地描述本专利技术的用于酸性环境碳钢管焊接材料和焊接方法。在石油天然气田开发中，油气田有害介质特别是H2S等，对井下套管和油气装置管道等危害很大。而焊接材料对天然气管道的耐腐蚀性能影响很大。本专利技术主要从满足酸性环境焊缝抗腐蚀性能和理化性能的要求出发，对影响腐蚀的化学成分和力学性能进行研究，提出了材料的成分控制和力学性能的控制要求。本专利技术一方面提供了一种用于酸性环境碳钢管焊接材料。在本专利技术的一个示例性实施例中，所述焊接材料可包括按照质量百分比计的如下成分：≤1.35％Mn、≤0.008％S、≤0.02％P、≤1％Ni、0.05～0.07％C、0.23～0.37％Si、0.24～0.42％Cu、0.34～0.66％Cr、0.06～0.11％Nb、0.15～0.18％Ti、≤0.21％Ni、0.002～0.005％Mo、0.007～0.012％B，余量为铁。控制在上述范围的Mo元素能够提高焊缝强度；通过控制上述的S、P，能够改善焊缝金属的开裂问题，降低偏析；控制在上述范围的Ni元素能够实现晶粒细化、固溶强化。焊接材料通过以上作用相互配合元素能够提高焊缝金属的强度，提高其耐腐蚀的能力。进一步地，Mn的质量分数可为0.9～1.30％，S的质量分数可为0.004～0.007％，P的质量分数可为0.007～0.016％，、Ni的质量分数可为0.6～0.9％。所述焊接材料的力学性能可包括：抗拉强度σb＝420～520MPa，屈服强度σS＝330～442MPa。进一步地，σb＝450～505MPa，σS＝345～412MPa。力学性能控制在上述的范围的焊接材料能够与输送管道相匹配，有助于增强焊缝的耐腐蚀性能和力学性能。焊接材料的化学成分和力学性能控制在上述范围，能够解决焊接材料焊接后焊缝性能强度高，硬度高，导致不利于耐腐蚀的问题；同时，也能够解决现有焊接材料焊接后焊缝中不利于抗腐蚀的化学元素含量高的问题。焊接材料可包括焊条或焊丝，例如氩弧焊焊丝等。在本实施例中，本专利技术的输送管道可包括由碳钢管组成的长距离输送管道。所述长距离输送管道可包括几千米至几十千米的长输管线，所述长距离输送管道可由数十甚至上百个短管道焊接组成。碳钢管的长度可≥1m，例如5m。碳钢管可包括按照质量百分数计的如下成分：≤0.03％C、22～23％Cr、3～3.5％Mo、≤2％Mn、≤1％Si、≤0.030％P、≤0.02％S、4.5～6.5％Ni、0.14～0.20％N，余量为铁。在本实施例中，本专利技术的输送管道还可采用耐蚀材料构成的管道，其可包括重量分数为40～60％的铁素体和60～40％的奥氏体。输送管道可按照质量百分数计的如下成分：≤0.03％C、22～23％Cr、3～3.5％Mo、≤2％Mn、≤1％Si、≤0.030％P、≤0.02％S、4.5～6.5％Ni、0.14～0.20％N，余量为铁。由于双相(铁素体和奥氏体)不锈钢的优异特性，其可以应用到石油天然气输送管道中，以解决耐腐蚀的问题。在本实施例中，所述输送管道能够输送H2S浓度≥5％(质量分数)、含或不含CO2的天然气。进一步地，所述天然气中H2S的质量分数可为11.5～12.5％，CO2的质量分数为9.6～10.5％。本专利技术另一方面提供了一种焊接方法，所述方法包括采用上述的焊接材料进行焊接。综上所述，本专利技术的用于酸性环境输送管道的焊接材料和焊接方法具有以下优点：更好的满足石油天然气酸性气田的开发和管道建设要求，提高了管道使用寿命，减少了维护、维修的成本。通过对酸性环境碳钢管焊接材料的成分和力学性能的指标控制，酸性气田管道运行的抗腐蚀效果得到了提升，管道因腐蚀泄露的几率减少，减少了维护维修的成本。尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本专利技术，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本专利技术的示例性实施例进行各种修改和改变。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于酸性环境输送管道的焊接材料，其特征在于，所述焊接材料包括按照质量百分比计的如下成分：0.05～0.07％C、0.23～0.37％Si、≤1.35％Mn、≤0.008％S、≤0.02％P、≤1％Ni、0.24～0.42％Cu、0.34～0.66％Cr、0.06～0.11％Nb、0.15～0.18％Ti、≤0.21％Ni、0.002～0.005％Mo、0.007～0.012％B，余量为铁。

【技术特征摘要】
1.一种用于酸性环境输送管道的焊接材料，其特征在于，所述焊接材料包括按照质量百分比计的如下成分：0.05～0.07％C、0.23～0.37％Si、≤1.35％Mn、≤0.008％S、≤0.02％P、≤1％Ni、0.24～0.42％Cu、0.34～0.66％Cr、0.06～0.11％Nb、0.15～0.18％Ti、≤0.21％Ni、0.002～0.005％Mo、0.007～0.012％B，余量为铁。2.根据权利要求1所述的用于酸性环境输送管道的焊接材料，其特征在于，所述输送管道包括按照质量百分数计的如下成分：0.17％～0.20％C、0.46～0.52％Si、1.66～1.75％Mn、0.007～0.014％P、0.002～0.005％S、0.072～0.08％Nb、0.052～0.06％Nb、0.02～0.03％Ti，余量为铁。3.根据权利要求1所述的用于酸性环境输送管道的焊接材料，其特征在于，所述焊接材料的σb＝420～520MPa，σS＝330～442MPa。4.根据权利要求1所述的用于酸性环境输送管道的焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洪亮，王学军，何洪勇，杨燕，张圆，李阳，王建华，闫中卫，肖景安，张城，
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