[发明专利]一种用于提高海洋立管焊接接头疲劳性能的焊接方法

说明书

本发明公开了一种用于提高海洋立管焊接接头疲劳性能的焊接方法，海洋立管焊接接头的打底层由CMT焊接，填充层和盖面层由GMAW焊接，焊接方法包括以下步骤：基于海洋立管的材料和管径壁厚，获取用于焊接海洋立管的坡口；将待焊的两个管道母材组装后，对坡口进行清洁；根据单面焊双面成型的方法，从外部对海洋立管进行多层多道焊接，依次进行CMT打底焊接、GMAW填充焊接和盖面焊接，获取焊接完成的海洋立管；本发明提供的焊接方法，焊缝成型质量好、焊接效率高、焊缝晶粒细小、热影响区窄、焊接接头空气疲劳性能优越、焊接接头腐蚀疲劳性能优越。

技术领域

本申请涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种用于提高海洋立管焊接接头疲劳性能的焊接方法。

背景技术

随着我国社会的发展，对石油和天然气的需求日益增加，然而陆地和近海等容易开采的油气资源在近些年的开采中不断耗尽，而深水和超深水海域的油气资源尚未完全开发，油气资源的开采向深水和超深水拓展具有非常重要的意义和价值。在深水海域油气资源的勘探和开发中和运输过程均需要依靠海底管道和海洋立管来实现。随着水深的增加和立管长度的增长，海洋环境将会更加恶劣，受风、浪、流等环境因素影响，海洋立管长期处于交变载荷的作用会造成疲劳破坏，寿命将会显著缩短。如何提高海洋立管的疲劳寿命成为了当前急需解决的问题。

海洋立管焊接接头尤其是打底层的焊根处，由于结构不连续、组织不均匀性，成为了接头主要的应力集中区，疲劳破坏往往起源于此，同时该部位也成为了海洋立管的优先失效的位置，因此改善焊缝组织成分和减小结构的不连续性从而提高海洋立管焊接接头的疲劳性能具有重要的意义。

目前对海洋立管的焊接方法主要有以下几种：熔化极气体保护焊(GMAW)，钨极氩弧焊(GTAW)，手工电弧焊(SMAW)等。这些焊接方法都能够得到成型较好的焊缝，但存在焊接效率低下，根部应力集中较大，热影响区较宽等不足。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种CMT打底焊+GMAW填充盖面焊的2G横焊位窄间隙自动化焊接方法，该方法具有成型效率高，焊接质量稳定，焊缝根部焊接平整，热影响区较窄，焊根处应力集中小，焊接接头疲劳性能高等特点。

为了实现上述技术目的，本申请提供了一种用于提高海洋立管焊接接头疲劳性能的焊接方法，海洋立管焊接接头的打底层由CMT焊接，填充层和盖面层由GMAW焊接，焊接方法包括以下步骤：

基于海洋立管的材料和管径壁厚，获取用于焊接海洋立管的坡口；

将待焊的两个管道母材组装后，对坡口进行清洁；

根据单面焊双面成型的方法，从外部对海洋立管进行多层多道焊接，依次进行CMT打底焊接、GMAW填充焊接和盖面焊接，获取焊接完成的海洋立管。

优选地，在获取坡口的过程中，坡口为U型窄间隙坡口，钝边厚度在1.3-1.8mm，上坡口角度3-10°，采用R3-R5过渡。

优选地，在对坡口进行清洁的过程中，使用酒精或丙酮擦拭坡口表面去除油污。

优选地，在焊接海洋立管的过程中，焊丝为ER70S-6，焊丝直径为1mm。

优选地，在焊接海洋立管的过程中，用于焊接海洋立管的焊接位为2G横焊位。

优选地，在从外部对海洋立管进行多层多道焊接的过程中，层间距为3-5mm，每层焊缝焊完后进行清渣处理。

优选地，在依次进行CMT打底焊接、GMAW填充焊接和盖面焊接的过程中，CMT打底焊接的焊接参数包括：焊接电压10-12V，焊接电流180-200A，焊接速400-600mm/min，送丝速度6m/min，保护气为82％Ar+18％CO₂，气体流速20L/min；