[发明专利]一种X90管线钢制造的快速埋弧焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种X90管线钢制造的高速埋弧焊方法，尤其涉及一种用于高强度管线钢的焊前不预热、快速埋弧自动焊方法，属于焊接技术领域。

背景技术

输送石油、天然气的高强度管线钢是在低合金控轧钢基础上发展起来的。针对输送石油、天然气的大直径高强度管线钢，自20世纪60年代中期开发X52管线钢以来，已发展到后期的X70、X80、X90管线钢。钢中的碳含量由0.1%～0.14%下降到0.01%～0.04%，碳当量相应地由0.45%下降到0.35%以下。显微组织由铁素体+珠光体发展为针状铁素体，使管线钢抗裂纹的能力有很大提高。

强度级别600MPa至900MPa的针状铁素体型管线钢X60～X90为第二代微合金管线钢，也是今后10～20年天然气输送管线工程的主流钢种。X70和X80管线钢是目前世界各国进行天然气管线建设的首选级别和品种。从制造成本上看，X80和X90管线钢将会成为未来新一轮管线建设的重要需求。较高强度级别的X90管线钢在石油、天然气长输管线建设中具有广阔的应用前景。

目前针对X90管线钢的制造和生产，焊接中仍存在一些问题，如淬硬性大，有明显的冷裂纹倾向，焊缝强韧性匹配、焊接效率等。

发明内容

本发明针对X90高强度管线钢焊接的工艺不足，提出一种适用于抗拉强度900MPa的X90管线钢的不预热、不进行焊后热处理的快速焊接方法。获得的焊缝表面光洁美观，焊缝金属的显微组织以细小的针状铁素体为主，这种组织具有很强的阻止裂纹产生和扩展的能力。

本发明提供的一种快速焊接生产X90高强管线钢的焊接方法，该方法适用于X90管线钢的不预热、不进行焊后热处理的焊接。根据高强度管线钢制造中环焊缝的焊接特点，采用埋弧自动焊或气体保护焊。为了实现X90管线钢的快速埋弧焊，须采用高强高韧性焊丝，配合CaO-CaF₂-Al₂O₃系碱性烧结焊剂。焊接速度、焊接电流与电弧电压的临界范围也必须严格匹配。

通过焊材（焊丝+焊剂）的强韧性匹配和控制焊接热输入可使焊接接头区获得组织性能良好的金相组织，可以避免焊接裂纹的产生。获得的焊接接头抗拉强度和焊缝金属0℃条件下的冲击吸收功满足其使用要求。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种X90高强管线钢的不预热快速焊接方法，步骤如下：

（1）在待焊工件接头处开双面V形坡口；

（2）用钢丝刷清理坡口及坡口两侧30～40mm的表面，去除其油污和铁锈，直至露出金属光泽；

（3）采用800MPa高强高韧性实芯焊丝对管线钢内焊缝进行Ar+CO₂混合气体保护焊，焊接参数为：焊接电压30～35V，焊接电流310～420A，焊接热输入控制在12～24kJ/cm，保护气体流量20～30L/min。为了实现Ar+CO₂混合气体高效焊接，焊丝伸出长度从常规的15～20mm增加到25～35mm，进一步提高熔敷率并使熔滴轴向喷射过渡和旋转喷射过渡更趋稳定。焊接电流与电弧电压的临界范围也必须严格匹配。焊接之后用硅酸铝板保温材料覆盖工件的焊接接头区，施以缓慢冷却。

（4）采用800MPa高强高韧性焊丝配合碱性烧结焊剂，对管线钢外焊缝进行双丝快速埋弧自动焊，焊接参数为：焊丝直径4mm，直流反极性；第一丝：焊接电压36～40V，焊接电流1050A～1250A；第二丝：焊接电压40～46V，焊接电流950A～1150A；焊接速度110cm/min～130cm/min，焊接热输入控制在18kJ/cm～30kJ/cm，焊丝伸出长度30mm～50mm，焊丝按反转方向移动离顶点距离80～100mm，焊丝前倾角15～25°，两丝间距20mm～26mm。焊接工艺要点是减小稀释率，提高根部焊道的抗裂性。

所述步骤（1）中，单面坡口角度为20°～30°，钝边6mm～8mm。

上述的X90高强管线钢焊接方法中：所述焊接过程连续快速施焊，中途不得停歇；焊前不预热，也不进行焊后热处理。

其中：步骤（3）所述800MPa高强高韧实芯焊丝优选直径为1.2mm的MK·GHS80-G；施焊前对焊丝进行清理。