[发明专利]一种管线钢焊接参数确定方法及焊接方法

说明书

本发明公开一种管线钢焊接参数确定方法及焊接方法，包括对待焊接试样进行焊接热模拟实验；将热模拟后的试样经氢脆方法加工成氢脆试样，并计算氢脆敏感性参数；将热模拟后的试样经CTOD实验方法加工成CTOD试样，并计算断裂韧性参数；对热模拟后的试样进行慢拉伸实验得到慢拉伸试样，并计算腐蚀开裂敏感性参数；结合氢脆敏感性参数、断裂韧性参数和腐蚀开裂敏感性参数分析确定目标冷却时间段；按照三维传热公式确定目标冷却时间段与焊接热输入的关系，并计算焊接热输入；根据焊接热输入与焊接参数的关系计算焊接参数。本发明通过在预应变作用下，实现管线钢在大变形条件下焊接热影响区粗晶区的抗硫致应力腐蚀开裂和断裂韧性的协同提升。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种管线钢焊接参数确定方法及焊接方法。

背景技术

目前我国石油储量较低，对外依存度逐年增加，已成为制约经济发展的难题，要解决石油供应问题还需加大对国内油气资源的开发。海洋地区具有很高的资源储量，且与陆地资源相比尚未开发完全，其勘探具有非常重要的意义和价值，特别是深海。而管线运输是油气运输过程中最为经济、有效、安全的运输方式，如何提高管线钢的服役寿命，降低开采成本和管线的失效风险是工程应用方面最需要解决的问题，尤其是深海这种恶劣的服役环境，对管线钢的性能提出了更严格的要求。

焊接是管线铺设和维护过程中最常用的连接方式，具有低成本、高效率的优势，但焊接带来的热输入使得焊缝区域相较于母材韧性严重下降。经研究，大多数焊缝的失效都发生于热影响区中晶粒最为粗大的粗晶区，因此提升焊该区域的性能具有重要的意义。

Reel-lay铺设作为一种发展前景十分可观的铺设形式，要求卷管和开卷，这一过程将引入相当程度的预变形，也将对管线的性能产生影响。在采用Reel-lay铺设进行油气运输时，管线将因为焊接过程造成性能下降，并受到预应变、应力、酸性腐蚀介质的联合影响。因此，制定合理的焊接参数，实现大变形条件下焊接热影响区粗晶区断裂韧性和抗硫致应力腐蚀开裂性能的协同提升对于管线钢在工业中的实际应用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种管线钢焊接参数确定方法及焊接方法，通过在预应变作用下，实现管线钢在大变形条件下焊接热影响区粗晶区的抗硫致应力腐蚀开裂和断裂韧性的协同提升。

为实现上述目的，本发明提供了一种管线钢焊接参数确定方法，所述方法包括：

对待焊接试样进行焊接热模拟实验，得到热模拟后的试样；

将所述热模拟后的试样经氢脆方法加工成氢脆试样，并计算氢脆敏感性参数；

将所述热模拟后的试样经CTOD实验方法加工成CTOD试样，并计算断裂韧性参数；

对所述热模拟后的试样进行慢拉伸实验得到慢拉伸试样，并计算腐蚀开裂敏感性参数；

结合氢脆敏感性参数、断裂韧性参数和腐蚀开裂敏感性参数分析确定目标冷却时间段；

按照三维传热公式确定所述目标冷却时间段与焊接热输入的关系，并计算焊接热输入；

根据所述焊接热输入与焊接参数的关系计算焊接参数。

在一些实施例中，所述待焊接试样为多个，且多个所述待焊接试样相同或不同。

在一些实施例中，所述氢脆方法具体包括：

以第一预设拉伸速率在选定充氢溶液中对所述热模拟后的试样充氢至预设充氢时间；

所述氢脆敏感性参数包括断面收缩率损失，所述断面收缩率损失计算公式为其中：Z₀为未充氢的断面收缩率，Z_H为充氢后的断面收缩率。

在一些实施例中，所述断裂韧性参数包括CTOD值，所述CTOD值的计算公式为