海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法技术

本发明专利技术提供了海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法。所述方法如下：进行全面研究海底钢管及焊缝各方面技术要求，明确技术指标，设计焊缝目标化学成分，通过合格的钢板、各种工艺参数的匹配性埋弧焊焊接试验，改变冷却工艺，结合焊缝空冷冷却速度慢的特性，确定焊缝显微组织、关键元素的成分，得到粒状贝氏体加少量铁素体的显微组织，获得较好的塑性和强度。解决了现有的管体母材和焊缝的性能达不到在海底高压环境下的要求和不能控制焊缝中化学成分，从而不能优化焊缝的力学性能的问题。使深水高压海洋油气资源勘探开发得以发展，适合推广使用。

【技术实现步骤摘要】
海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法
本专利技术涉及海洋钢管焊接领域，具体涉及海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法。
技术介绍
与陆上长输管线的发展趋势相似，随着海洋油气资源勘探开发的快速发展，输送量和输送压力不断提高，高钢级海管的开发应用必将成为海底管道工程的技术发展趋势。目前我国累计铺设海底管道60余条，总长度约为0.8万千米，国际上海底油气管道总量已超过10万千米，正向深水高压方向发展，正在开发高钢级直缝埋弧焊钢管。基于海底管道的服役特点和安装环境，与陆地管线钢管相比，海底管道的性能和尺寸精度要求更高：标准新增了断裂韧性CTOD、管体和焊缝的纵向拉伸性能要求，缩小了屈服强度的波动范围；隐含了氢致开裂HIC、硫化氢应力腐蚀SSC要求和更小的钢管直径(周长)和椭圆度偏差。中国专利号CN105779904A涉及一种X80管线钢JCOE直缝钢管制造方法。其工作原理是，其化学成分，按重量百分比：C0.039％-0.079％，Si0.16％-0.26％，Mn1.33％-1.83％，P≤0.017％，S≤0.0046％，Cr0.14％-0.24％，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法，其特征是：包括以下步骤：/nS1、确定海洋钢管及焊缝的技术指标；/nS2、根据拉伸强度技术指标，设定焊缝的微观组织，确定目标成分；/nS3、设定焊缝形貌控制指标，结合设定的焊缝目标成分和前期的焊接工艺参数优化设计数学模型确定单位焊材、坡口尺寸和焊接工艺参数；/nS4、通过钢板材质、各种工艺参数的匹配性进行埋弧焊焊接试验，精确控制焊缝目标成分，利用焊缝空冷速度慢的特性，得到粒状贝氏体+少量铁素体的微观组织，以获得较好的综合机械性能，尤其是良好的塑性；/nS5、管体及焊缝检验，对管体及焊缝进行物理试验、焊缝形貌等验收，根据检验结果，从而获得确定的焊接工艺；/nS...

【技术特征摘要】
1.海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法，其特征是：包括以下步骤：
S1、确定海洋钢管及焊缝的技术指标；
S2、根据拉伸强度技术指标，设定焊缝的微观组织，确定目标成分；
S3、设定焊缝形貌控制指标，结合设定的焊缝目标成分和前期的焊接工艺参数优化设计数学模型确定单位焊材、坡口尺寸和焊接工艺参数；
S4、通过钢板材质、各种工艺参数的匹配性进行埋弧焊焊接试验，精确控制焊缝目标成分，利用焊缝空冷速度慢的特性，得到粒状贝氏体+少量铁素体的微观组织，以获得较好的综合机械性能，尤其是良好的塑性；
S5、管体及焊缝检验，对管体及焊缝进行物理试验、焊缝形貌等验收，根据检验结果，从而获得确定的焊接工艺；
S6、用确定的焊接工艺进行焊接，对焊缝进行化学成分分析，确定关键元素的成分和焊缝微观组织；
通过以上步骤实现海洋钢管的焊缝拉神性能符合质量要求。


2.根据权利要求1所述海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法，其特征是：通过对海上服役直缝埋弧焊钢管钢板理化性能、海底高压环境的分析，制定的技术指标为：
1)纵向全焊缝Rm：600～825MPa，Rt0.5：555～675MPa，屈强比≤0.92；延伸率≥20％
2)管体纵向Rm：594～825MPa，Rt0.5：555～675MPa，屈强比≤0.92；延伸率≥20％
3)CTOD值：0℃时管体、焊缝及HAZ：≥0.2mm
4)SSC：720h后试样无断裂或表面无裂纹
5)HIC：CSR(最大平均裂纹敏感率)≤1.5％；CLR(裂纹长度率)≤15％；CTR(裂纹厚度率)≤3％；
6)管体横向Rm：625～825MPa，Rt0.5：555～675MPa，屈强比≤0.92，延伸率≥20％；
7)夏比冲击值：管体、焊缝及HAZ：-10℃，单值≥45J,均值≥56J；
8)内外焊缝余高：≤1.5mm
9)管体几何尺寸：管体直径：±0.5％D，最大为±4mm，椭圆度≤0.5％D，局部椭圆度≤1.5mm。


3.根据权利要求1所述海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法，其特征是：步骤S2中，所述设定焊缝目标成分为：碳(C)：0.045～0.065,锰(Mn):1.60～1.80,Nb:0.030～0.040,钒(V):0～0.003,钛(Ti):0.015～0.025,钼(Mo):0.11～0.19,铬(Cr):0.11～0.13，镍(Ni):0.13～0.15,铜(Cu):0.10～0.12。


4.根据权利要求1所述一种海洋钢管的拉伸性能控制方法，其特征是：步骤S3中，设定焊缝形貌控制指标，结合设定的焊缝目标成分和前期的焊接工艺参数优化设计数学模型确定单位焊材、坡口尺寸和焊接工艺参数的方法为：
A1、铣边工序，综合考虑钢管周长允许偏差、钢板预拉伸试验结果和扩径效果等因素，按下面公式设定铣边板宽：
L＝π(D/(1+Sr)-t)
式中：D为成品钢管直径，mm；Sr为设定的变形率；t为钢板厚度，mm；
A2、成型、预焊工序，综合考虑预焊设备的调整能力，设定成型后的开口量控制指标100～140mm，综合考虑钢管生产经验、成品钢管的不圆度、噘嘴要求以及扩径工序的调整能力，设定预焊工序控制指标：椭圆度-2mm，+1％D；噘嘴-3.0～2.5mm；
A3、扩径工序，结合设定的变形量、铣边宽度和成型工序测定的延展量，按下面公式设定钢管扩径率:
S＝πD/(L+I+πt)-I
式中：D为成品钢管直径，mm；L为铣后钢板宽度，mm；I为成型延展量，t为钢板厚度，mm；
A4、分别用优化过的钢板进行铣边工艺参...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡绪明，李君佐，郭伟明，曾德胜，王燕，张晓强，唐子金，蔡小青，左兰兰，李慧，马有军，张新芳，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司沙市钢管分公司，中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42