一种高钢级管线钢管焊接工艺及焊接接头制造技术

本发明专利技术公开了一种高钢级管线钢管焊接工艺，包括步骤：S1：对待焊接的高钢级管线钢板进行预处理；S2：将预处理后的高钢级管线钢板以拼接的方式放置于工作台并固定；S3：采用冷金属过渡焊接技术对高钢级管线钢板进行多道次焊接，焊接顺序为根焊、填充焊和盖面焊，且各道次焊接均选用低于高钢级管线钢板强度级别的焊丝。本发明专利技术公开了一种由该高钢级管线钢管焊接工艺加工而成的焊接接头。由于冷金属过渡焊接技术具有热变形小，熔滴过渡稳定，焊接效率高等特点。因此利用CMT焊接低热输入的特点，低热输入下冷却速度快，焊缝组织晶粒得到细化，提高焊接接头强韧性。同时，利用低强度焊丝，使焊缝合金含量降低，实现焊缝减量化，降低生产成本。

A Welding Process and Joint for High-grade Pipeline Steel Pipe

【技术实现步骤摘要】
一种高钢级管线钢管焊接工艺及焊接接头
本专利技术涉及管线钢管焊接
，更具体地说，涉及一种高钢级管线钢管焊接工艺，还涉及一种焊接接头。
技术介绍
长输管道是将天然气从偏僻的开采地向最终的用户端输送的重要方式。管线钢焊接接头质量直接决定运输管线的安全性和使用寿命。目前国内管线钢制管采用的主要焊接方法为焊条手工焊，埋弧焊等方法。以上方法由于热输入大使获得的焊接接头由于焊缝软化问题以及脆化问题无法满足管线越来越高的力学性能要求。为使管线钢焊缝满足要求，目前管线生产过程中采取的措施是在焊丝中加入合金元素，通过合金元素的析出强化作用提高强度，通过合金元素的细化晶粒作用提高强度和韧性。但合金元素的添加增加了焊缝合金的含量，提高了生产成本，不符合焊缝减量化的发展要求。因此开发一种既可满足力学性能要求，又低成本，减量化的管线钢焊接接头成为当务之急。专利号为CN20171051178.8的专利公布了一种管线钢激光MAG复合焊接方法，虽然提高了焊接效率，提高了焊接接头的强度，但焊缝合金含量高的问题并没有解决。而专利号为CN201710500137.7的专利公布了一种管线钢激光焊接方法，利用激光焊接效率高、热输入低且不需要焊丝的特点，在不向焊缝中添加合金元素的情况下获得了高强度的焊缝，然而该方法并未对焊缝的韧性进行表征，焊缝脆化的问题没有得到解决。另外，不添加焊丝要求钢板之间的组对间隙小，一般要求小于厚度的10％，而这个级别的组对间隙对于厚规格管线钢是很难在工程施焊过程中保证的。综上所述，如何有效地解决高钢级管线钢管焊接焊缝脆化及合金含量高等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的第一个目的在于提供一种高钢级管线钢管焊接工艺，以有效地解决高钢级管线钢管焊接焊缝脆化及合金含量高的问题，本专利技术的第二个目的在于提供一种上述高钢级管线钢管焊接工艺加工而成的焊接接头。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高钢级管线钢管焊接工艺，包括步骤：S1：对待焊接的高钢级管线钢板进行预处理；S2：将预处理后的所述高钢级管线钢板以拼接的方式放置于工作台并固定；S3：采用冷金属过渡焊接技术对所述高钢级管线钢板进行多道次焊接，焊接顺序为根焊、填充焊和盖面焊，且各道次焊接均选用低于所述高钢级管线钢板强度级别的焊丝。优选地，上述高钢级管线钢管焊接工艺中，所述焊丝的强度低于所述高钢级管线钢板强度100～200MPa。优选地，上述高钢级管线钢管焊接工艺中，所述焊丝的成分包括C，Mn，Si和Ti，还包括Mo，Cu，Ni中的一种或多种。优选地，上述高钢级管线钢管焊接工艺中，所述焊接道次为3道次，且根焊、填充焊和盖面焊的道次分配为1:1:1；或者，所述焊接道次为4道次，且根焊、填充焊和盖面焊的道次分配为1:2:1。优选地，上述高钢级管线钢管焊接工艺中，所述步骤S2中相拼接的两所述高钢级管线钢板间的间距为0～3.0mm。优选地，上述高钢级管线钢管焊接工艺中，所述高钢级管线钢板的坡口形状为K型、Y型或X型，坡口角度为30～60°。优选地，上述高钢级管线钢管焊接工艺中，所述根焊的热输入为2～5kJ/cm，所述填充焊的热输入为6～9kJ/cm，所述盖面焊的热输入为6～7kJ/cm。优选地，上述高钢级管线钢管焊接工艺中，所述根焊的焊接速度为72～108cm/min，送丝速度为6～10m/min；所述填充焊的焊接速度为36～60cm/min，送丝速度为12～15m/min；所述盖面焊的焊接速度为36～60cm/min，送丝速度为12～13m/min。优选地，上述高钢级管线钢管焊接工艺中，所述高钢级管线钢板的焊接接头焊缝显微组织为回火马氏体和针状铁素体，其中根焊区为回火马氏体，填充焊区和盖面焊区为针状铁素体。应用本专利技术提供的高钢级管线钢管焊接工艺，先对待焊接的高钢级管线钢板进行预处理，而后将预处理后的高钢级管线钢板以拼接的方式放置于工作台并固定，再采用冷金属过渡焊接技术(CMT)对高钢级管线钢板进行多道次焊接，焊接顺序为根焊、填充焊和盖面焊，且各道次焊接均选用低于高钢级管线钢板强度级别的焊丝。由于冷金属过渡焊接技术具有热变形小，熔滴过渡稳定，焊接效率高等特点。因此利用CMT焊接低热输入的特点，低热输入下冷却速度快，焊缝组织晶粒得到细化，提高焊接接头强韧性。同时，利用低强度焊丝，使焊缝合金含量降低，实现焊缝减量化，降低生产成本。为了达到上述第二个目的，本专利技术还提供了一种焊接接头，该焊接接头由上述任一种高钢级管线钢管焊接工艺加工而成。该焊接接头的焊缝组织晶粒得到细化，强韧性提供。同时，利用低强度焊丝，使焊缝合金含量降低，实现焊缝减量化，降低了生产成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个具体实施例的高钢级管线钢管焊接工艺的流程示意图；图2为高钢级管线钢板焊前装配示意图；图3为一种焊接工艺的焊接道次示意图；图4为另一种焊接工艺的焊接道次示意图；图5为实施例一中根焊显微组织示意图；图6为实施例一中填充焊和盖面焊显微组织示意图；图7为实施例二中根焊显微组织示意图；图8为实施例二中填充焊和盖面焊显微组织示意图。具体实施方式本专利技术实施例公开了一种高钢级管线钢管焊接工艺，能够在使用低强度焊丝条件下，提高高钢级管线钢焊接接头强韧性。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，图1为本专利技术一个具体实施例的高钢级管线钢管焊接工艺的流程示意图。在一个具体实施例中，本专利技术提供的高钢级管线钢管焊接工艺包括以下步骤：S1：对待焊接的高钢级管线钢板进行预处理；根据高钢级管线钢板的情况，相应进行预处理，以便于后续对高钢级管线钢板的焊接，提高焊接质量。具体可以采用丙酮去除高钢级管线钢板表面油污。具体高钢级管线钢管可以为X80、X90、X100和X120等规格。针对X80高钢级管线钢管时，相应高钢级管线钢板的厚度为5～50mm，坡口形状为可以为K型、Y型、X型等，坡口角度为30～60°。S2：将预处理后的高钢级管线钢板以拼接的方式放置于工作台并固定；预处理后，将至少两块待焊接的高钢级管线钢板放置于工作台上，且两两高钢级管线钢板以拼接的方式摆放，请参阅图2，图2为高钢级管线钢板焊前装配示意图。两高钢级管线钢板间可以预留预设间隙，如预留1.2mm间隙。通过焊接卡具等固定部件将高钢级管线钢板固定于工作台上，以便于后续焊接操作。S3：采用冷金属过渡焊接技术对高钢级管线钢板进行多道次焊接，焊接顺序为根焊、填充焊和盖面焊，且各道次焊接均选用低于高钢级管线钢板强度级别的焊丝。具体可以采用CMT焊接设备对高钢级管线钢板依次进行根焊、填充焊和盖面焊。保护气可以选择氩气、氦气、二氧化碳和它们的混合气体中的一种。CMT技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高钢级管线钢管焊接工艺，其特征在于，包括步骤：S1：对待焊接的高钢级管线钢板进行预处理；S2：将预处理后的所述高钢级管线钢板以拼接的方式放置于工作台并固定；S3：采用冷金属过渡焊接技术对所述高钢级管线钢板进行多道次焊接，焊接顺序为根焊、填充焊和盖面焊，且各道次焊接均选用低于所述高钢级管线钢板强度级别的焊丝。

【技术特征摘要】
1.一种高钢级管线钢管焊接工艺，其特征在于，包括步骤：S1：对待焊接的高钢级管线钢板进行预处理；S2：将预处理后的所述高钢级管线钢板以拼接的方式放置于工作台并固定；S3：采用冷金属过渡焊接技术对所述高钢级管线钢板进行多道次焊接，焊接顺序为根焊、填充焊和盖面焊，且各道次焊接均选用低于所述高钢级管线钢板强度级别的焊丝。2.根据权利要求1所述的高钢级管线钢管焊接工艺，其特征在于，所述焊丝的强度低于所述高钢级管线钢板强度100～200MPa。3.根据权利要求2所述的高钢级管线钢管焊接工艺，其特征在于，所述焊丝的成分包括C，Mn，Si和Ti，还包括Mo，Cu，Ni中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的高钢级管线钢管焊接工艺，其特征在于，所述焊接道次为3道次，且根焊、填充焊和盖面焊的道次分配为1:1:1；或者，所述焊接道次为4道次，且根焊、填充焊和盖面焊的道次分配为1:2:1。5.根据权利要求1所述的高钢级管线钢管焊接工艺，其特征在于，所述步骤S2中相拼接的两所述高钢级管线钢板间的间距为0～3.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓南，齐宵楠，高源，邸洪双，胡增荣，环鹏程，陈夏明，张郑辉，张敏，陈长军，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32