[发明专利]一种用于抗酸管材的埋弧焊工艺

说明书

本发明提供了一种用于抗酸管材的埋弧焊工艺。所述工艺的步骤如下：1、前期准备：(1)、选用抗酸管材；(2)、焊接材料的选用；2、参数设置：(1)焊接坡口尺寸；(2)焊接规范；3、焊接方式：先采用混合气体Ar+CO₂保护预焊后，再进行一次埋弧多丝内焊和一次埋弧多丝外焊。该工艺在不改造现有埋弧焊管生产设备的情况下，设计出用于X65MS材质及以下钢级抗酸管的埋弧焊工艺，使用现有的设备和焊材，对X65MS材质及以下钢级的抗酸钢管进行焊接。采用该工艺既可减少焊材采购成本，又能提高普通管线钢与抗酸钢管交替生产的速度，提高了现有设备的使用率。

技术领域

本发明涉及到钢管焊接及埋弧焊领域，特别涉及到一种用于抗酸管材的埋弧焊工艺。

背景技术

目前，随着酸性油气田的开发，油气输送管线面临着较为苛刻的腐蚀环境，很多油气输送管道由于严重腐蚀而失效。随着钢管制造业的迅速发展，抗酸管得到长足发展。从早期的BMS，发展到X65MS成为主流，以及发展到更高钢级的埋弧焊钢管。抗酸钢板和钢管的现行的标准主要有GB/T 37599-2019《石油天然气输送管用抗酸性宽厚钢板》、GB/T 9711-2017《石油天然气工业管线输送系统用钢管》以及API SPECIFICATION 5L 46thLine Pipe。在管线钢管埋弧焊接时，其中较为常用的是H08MnMoTiB(现有专利中也使用H08C)和H08MnMo焊丝，焊剂是SJ101G和SJ102G。试验表明在X52M及以下钢级的抗酸管上原有焊丝和焊剂有时是可用的，在管线钢上采用的焊接工艺参数在抗酸管上也是适用的。

抗酸钢目前没有专门的焊丝标准，可借用普通的埋弧焊标准GB/T5293-2018《埋弧焊用非合金钢及细晶粒钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝-焊剂组合分类要求》和GB/T 36034-2018 《埋弧焊用高强钢实心焊丝、药芯焊丝和焊丝-焊剂组合分类要求》，其中常用的焊丝可满足日常管线钢的生产需要。

中国石油集团石油管工程技术研究院的邵晓东在2010年《机械工程材料》第11期发表的《酸性环境用油气输送管线钢的研究进展》指出，在酸性环境中管线钢的腐蚀主要有氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)。对HIC较敏感的元素有碳、锰、硫、磷、钙、铜、钼，对SSCC影响较大的元素有碳、锰、磷、钼、铬、钛和硼。焊缝抗酸原则和母材一样，通过对焊丝成分的控制来达到对焊缝成分的控制是非常必要的。

专利申请公告号为CN109652738A名称为“一种深海抗酸管线钢及制管方法”的专利文献中，主要提到了钢材具体成分，采用埋弧焊工艺的焊接规范，并没有针对性的保护。专利申请公告号为CN108546884A名称为“一种抗酸管线钢及制管方法”也仅提到埋弧式焊接，但与本申请的技术方案关系不大。

宝鸡石油钢管有限责任公司的毕宗岳在2007年《石油化工腐蚀与防护》第1期发表的《集输管线用X52级抗硫化氢腐蚀焊管的研制》文章中提出试验并优选了焊接材料和焊接工艺，但没有具体描述。国家石油天然气管材工程技术研究中心的黄晓辉在2016年《电焊机》第4期发表的《抗酸管线钢埋弧焊焊丝的开发研究》文章中提出研发了抗酸焊丝，适用于X65MS及以下钢级，对其化学成分进行了控制。

目前，抗酸焊丝生产种类较少，一般集中由有实力的钢厂或焊丝厂开炉冶炼，同质化严重，由于加工困难，价格很贵。在X65MS材质以下的抗酸管使用的抗酸焊丝价格是普通管线钢价格的3倍，抗酸焊剂也差不多。某厂提供的焊丝和焊剂牌号为CHW-SH和CHF102SH，但根据其匹配介绍，焊缝强度只满足X52MS，因此需要向焊缝中添加更多有益的合金元素。在此焊接方案中，第一种是采用原厂的抗酸焊丝和焊剂，此方案可行，但不能构成专利技术，且强度偏低，价格最贵；第二种原抗酸厂焊丝混合管线钢焊丝和原厂焊剂，此方法可行但价格贵；第三种方案是采用原厂抗酸焊丝混合管线钢焊丝和管线钢焊剂，价格较为便宜，实践验证可行。为降低成产成本、保证产品质量，需要对抗酸钢X65MS及以下钢级进行焊接工艺优化设计，以满足用户技术条件和制管厂发展所需。

发明内容