[发明专利]一种应用热模拟技术确定X100管线钢抗应力腐蚀开裂焊接参数的方法

说明书

本发明公开了一种应用热模拟技术确定X100管线钢抗应力腐蚀开裂焊接参数的方法，在按照本发明的焊接方法，可以快速选取合适的焊接线热量，具有各阶段参数严格合理控制，流程规范，减少时间成本与经济成本，从而综合提高X100管线钢在湿硫化氢服役条件下焊接工艺的开发；并且本方法省去了在焊接过程中对焊接母材的焊前预热处理和对焊缝的焊后热处理，在保证焊接质量的情况下，简化了焊接操作步骤，提高了焊接工作效率。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体地说，涉及开发X100管线钢焊接接头热影响区抗应力腐蚀开裂的焊接工艺，特别是在X100母材强度大于480MPa不满足通用标准NACESP0472-2010条件下，高效率低成本地完成焊接工艺的开发。

背景技术

石油和天然气是人类社会赖以生存的重要能源，是社会经济发展的重要物质基础。管线运输石油和天然气是最经济、高效、安全和环保的运输方式。我国管道建设开始于1949年。20世纪60年代至80年代期间，大庆油田和四川气田为代表的油、汽田的开发，使得我国的管道工业得到较快发展。低合金高强钢X52、X56、X60、X65、X80以其良好的力学性能、高的运输效率和相对较低的运输成本在我国管线运输业得到广泛应用。近年来国民经济的快速发展，对石油、天然气需求量不断增加，使得油气输送管线的发展向着长距离、高压力及大输量输送进行，这就决定管线钢应向高钢级、大直径、大壁厚方向发展。与X80管线钢相比，X100管线钢在满足高强度的同时还具有良好的低温韧性和焊接性，被预测为未来最有可能全面应用的超高性能管线钢。由于升高了管线钢的强度，可以使得在运输量不变的情况下减小管材壁厚，减少了用钢量，从而降低铺设成本，对管道建设和运行具有可观的经济性。因此X100管线钢的管道铺设使用引起了国内外的广泛关注。

目前，管线钢的管道铺设与维护过程都是通过焊接过程来完成。焊接具有效率高、成本低的优势，但焊接过程由于热量的输入难以避免的会导致焊件性能的恶化，尤其是焊接接头热影响区粗晶区的性能会严重恶化，直接影响到焊件的使用寿命。并且运输石油和天然气的管道中会含大量有硫化氢和氯离子，在湿硫化氢环境中管道容易发生氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)。氢致开裂是一种常见的氢损伤，即在没有外应力的情况下出现微裂纹的萌生与扩展，导致管道开裂。硫化物应力腐蚀开裂是由于扩散氢进入到材料中的缺陷位置处引起氢脆，导致管道失效。因此焊接接头的质量将直接影响到整个管线的安全，焊接参数选择不当，容易导致焊接接头热影响区在服役一段时间后出现开裂。面对这类问题，近年来发展起来的焊接热模拟技术可以用来研究焊接热影响区的各种性能，为焊接工程选用最佳的焊接工艺，以保证焊接热影响区性能提供可靠依据和试验手段。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用热模拟技术确定X100管线钢抗应力腐蚀开裂焊接参数的方法，进而确认针对X100管线钢及其成分匹配的焊条的手工电弧焊焊接工艺。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种应用热模拟技术确定X100管线钢抗应力腐蚀开裂焊接参数的方法，按照下列步骤进行：

步骤一、沿着X100母材轧制方向加工出φ10*100mm的圆棒状试样，在中心点焊上热电偶丝，用130℃/S加热到1350℃，保温1S(即模拟热影响区粗晶区)，随后以80℃/S冷却到900℃，将试样分别以t_8/5为5S、10S、15S、20S、25S、30S、40S、50S、60S、80S、100S冷却到室温15-25度；

步骤二、将热模拟后的试样加工成慢拉伸试样，实验用拉伸速率为1*10^-6mm/s，溶液为标准的NACE A溶液，分别记录母材在空气中的断面收缩率Z_c和热模拟后试样在NACE A腐蚀液中的断面收缩率Z_e，通过腐蚀液中的断面收缩率Z_e与母材在空气中的断面收缩率Z_c比值大小来评价不同t_8/5条件下的耐腐蚀性能。即：