一种管线钢制管焊接工艺的制作方法
一种管线钢制管焊接工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉属于石油装备焊接技术领域，特别涉及到壁厚为7. Imm < t < 11_、材 质SL450 (X65)管线钢制管焊接工艺。
【背景技术】
[0002] 近年来，油公司长输主管线建成后的支线建设方兴未艾，管线需求主要集中于薄 壁厚钢管，制管焊接工艺均采用"预焊（Ar+C02混合气体保护焊或CO2气体保护焊)+精焊（内 外埋弧焊)"，但制管厂在生产此类钢管时，由于受钢级与壁厚的限制，钢管管坯的形状和预 焊缝质量难于控制，使得预焊后常出现错边、内瘤、噘嘴等预焊缺陷，从而严重影响后续内 外埋弧焊精焊的焊接质量，大大增加生产成本。
[0003] 针对薄壁厚管线钢焊接，目前国内现有制管行业均采用先内焊后外焊的埋弧焊焊 接方式，但常出现内焊缝焊接缺陷多、外焊缝余高超高等工艺问题。常规的薄壁厚管线钢 制管焊接工艺方法在埋弧焊时均采用先内焊后外焊的焊接顺序，由于预焊缝在外坡口且内 部常存在一些气孔或夹渣，由于受材质和壁厚影响，钢管成型管型及预焊缝较差，常出现错 边、内瘤等，为减少内焊缝烧穿，并且将预焊缝内残存的缺陷烧掉，使得内焊焊接电流较小， 外焊焊接电流较大，这样就导致预焊产生的内瘤由于内焊使用的电流小而残留在焊缝内 部，而外焊由于使用大电流，使其本身由于壁厚薄坡口小，使得外焊后焊缝余高超高，大于 2. 5mm，从而大大增加防腐成本。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的问题是提出一种通过优化铣边坡口参数、焊接规范及焊丝匹配， 且埋弧焊采用先外焊后内焊的新的焊接工艺方法。
[0005] -种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：该工艺步骤如下： (1) 选取壁厚为7. Imm彡t彡11mm、材质彡L450 (X65)管线钢钢板开双边X型坡口， 内外坡口角度45°，钝边尺寸控制在3. Omm~4. 0mm，铣后内坡口斜面长度控制在2. 5mm~ 3. 0_，其余尺寸均为外坡口； (2) 将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈； (3) 预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+CCV混合气体保护焊；焊接工艺参数为：焊接电压 22~26V，焊接电流650A~800A，焊接速度3. 5m/min~4. Om/min，焊接热输入量控制在 2. OKJ/cm~3. 5 KJ/cm，保护气体流量75L/min~85L/min，匹配不低于母材强度的实芯焊 丝； (4) 精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，外焊采用小的焊接规范、内焊 采用大的焊接规范，外焊焊接热输入控制在20KJ/cm~22KJ/cm，内焊焊接热输入控制在 22KJ/cm~27KJ/cm，埋弧焊匹配不低于母材强度的实芯焊丝和烧结焊剂。
[0006] 步骤（2)所述的除锈是用钢丝刷将钢板两侧50mm范围母材表面的铁锈清除干净， 使其露出金属光泽。
[0007] 步骤（3)所述的Ar+C02混合气体保护焊工艺采用脉冲焊接电源。
[0008] 步骤（3)所述的Ar+CC^g合气体保护焊采用的Ar与CO 2的体积百分比为80% : 20% ； 步骤（3)所述的Ar+CCV混合气体保护焊工艺采用实芯焊丝直径3. 0mm。
[0009] 步骤（4)所述的精焊采用多丝埋弧焊指的是内外埋弧焊都采用三丝焊，内外焊焊 丝直径相同，一丝为04mm，二丝为03mm，三丝为03mm。
[0010] 本发明的积极效果为：本发明由于从铣边坡口参数、焊接规范、焊丝匹配及焊接顺 序等方面都加以优化调整，可有效的提高焊缝内在质量，保证焊缝外观形貌，并且将内外焊 焊缝余高控制在2. 5mm以内。
[0011] 利用本发明所述的焊接工艺方法，不但有效的提高了焊缝内在质量和外观形貌， 而且焊缝力学性能都加以保证，焊缝及HAZ冲击韧性在-20°C时均能达到100J以上。与常 规焊接工艺方法相比，利用本发明所述的壁厚为7. Imm彡t彡11mm、材质彡L450 (X65)管 线钢制管焊接工艺方法，除了能提高焊缝内在质量和外观形貌外，还降低了焊接成本和防 腐成本。因此，本发明所述的焊接工艺方法具有生产成本低、适用性强的特点，便于推广应 用。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合具体实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。
[0013] 实施例1 : (1) 选取管线钢钢管规格为0508X7. 1，材质L360MB ;内外坡口角度45°，钝边尺寸 3. 5mm，铣后内坡口斜面长度2. 5mm ; (2) 将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈； (3) 预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+C02混合气体保护焊，Ar与CO 2的体积百分比为 80% :20% ;焊接工艺参数为：焊接电压24V，焊接电流650A，焊接速度4. Om/min，焊接热输入 量2. OKJ/cm，保护气体流量75L/min~85L/min ;采用的焊丝为CHW-50C8,直径3. 0mm。
[0014] (4)精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，内外焊焊丝直径相同，一丝 为04mm，二丝为03mm，三丝为03mm。内外焊焊接规范如下： 表1 0508X7. 1焊接规范
焊接材料：焊丝湖北宜昌猴王H08C，焊剂锦州JH-SJ101G。
[0015] 焊后焊缝外观成型良好，内外焊焊缝余高2. 4. mm，且内在缺陷少；焊缝和HAZ的冲 击吸收功（-20°C)均值在100J以上。
[0016] 实施例2: (1)选取管线钢钢管规格为0508X9. 5,材质L415MB ;内外坡口角度45°，钝边尺寸 3. 5_，铣后内坡口斜面长度控制在2. 8mm ; (2) 将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈； (3) 预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+C02混合气体保护焊，Ar与CO 2的体积百分比为 80% :20% ;焊接工艺参数为：焊接电压24V，焊接电流700A，焊接速度3. 8m/min，焊接热输入 量2. 7KJ/cm，保护气体流量75L/min~85L/min ;采用的焊丝为CHW-50C8,直径3. 0mm。
[0017] (4)精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，内外焊焊丝直径相同，一丝 为04mm，二丝为03mm，三丝为03mm。内外焊焊接规范如下： 表2 0508X9. 5焊接规范
焊接材料：焊丝湖北宜昌猴王H08C，焊剂锦州JH-SJ101G。
[0018] 焊后焊缝外观成型良好，内外焊焊缝余高2. 3mm，且内在缺陷少；焊缝和HAZ的冲 击吸收功（-20°C)均值在100J以上。
[0019] 实施例3: (1) 选取管线钢钢管规格为0559X 11，材质L450 ;内外坡口角度45°，钝边尺寸3. 5mm， 铣后内坡口斜面长度控制在3. Omm ; (2) 将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈； (3) 预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+C02混合气体保护焊，Ar与CO 2的体积百分比为 80% :20% ;焊接工艺参数为：焊接电压24V，焊接电流800A，焊接速度3. 5m/min，焊接热输入 量3. 5KJ/cm，保护气体流量75L/min~85L/min ;采用的焊丝为CHW-50C8,直径3. 0mm。
[0020] (4)精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，内外焊焊丝直径相同，一丝 为04mm，二丝为03mm，三丝为03mm。内外焊焊接规范如下： 表3 0559X11焊接规范
焊接材料：焊丝湖北宜昌猴王H08C，焊剂锦州JH-SJ101G。
[0021] 焊后焊缝外观成型良好，内外焊焊缝余高2.2. mm，且内在缺陷少；焊缝和HAZ的冲 击吸收功（-20°C)均值在100J以上。
【主权项】
1. 一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：该工艺步骤如下： (1)选取壁厚为7. Imm彡t彡11mm、材质彡L450 (X65)管线钢钢板开双边X型坡口， 内外坡口角度45°，钝边尺寸控制在3.Omm~4.Omm，铣后内坡口斜面长度控制在2. 5mm~ 3. 0_，其余尺寸均为外坡口； (2) 将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈； (3)预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+CCV混合气体保护焊；焊接工艺参数为：焊接电压 22~26V，焊接电流650A~800A，焊接速度3. 5m/min~4. Om/min，焊接热输入量控制在 2. OKJ/cm~3. 5 KJ/cm，保护气体流量75L/min~85L/min，匹配不低于母材强度的实芯焊 丝； (4)精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，外焊采用小的焊接规范、内焊 采用大的焊接规范，外焊焊接热输入控制在20KJ/cm~22KJ/cm，内焊焊接热输入控制在 22KJ/cm~27KJ/cm，埋弧焊匹配不低于母材强度的实芯焊丝和烧结焊剂。2. 根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（2)所述的除锈 是用钢丝刷将钢板两侧50mm范围母材表面的铁锈清除干净，使其露出金属光泽。3. 根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（3)所述的 Ar+CCV混合气体保护焊工艺采用脉冲焊接电源。4. 根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（3)所述的 Ar+CC^g合气体保护焊采用的Ar与CO2的体积百分比为80% :20% ; 根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（3)所述的Ar+C02 混合气体保护焊工艺采用实芯焊丝直径3. 0mm。5. 根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（4)所述的精焊 采用多丝埋弧焊指的是内外埋弧焊都采用三丝焊，内外焊焊丝直径相同，一丝为04mm，二丝 为03_，三丝为03_。
【专利摘要】本发明所述的焊接工艺方法的技术方案是：预焊采用Ar+CO2混合气体保护焊，埋弧焊采用先外焊后内焊的焊接方式，通过严格将外焊焊接热输入控制在20KJ/cm～22KJ/cm，内焊焊接热输入控制在22KJ/cm～27KJ/cm，从而提高焊缝内在质量，并且将内外焊缝余高控制在2.5mm以内。本发明不但有效的提高了焊缝内在质量和外观形貌，而且焊缝力学性能都加以保证，焊缝及HAZ冲击韧性在-20℃时均能达到100J以上，还降低了焊接成本和防腐成本。因此，本发明所述的焊接工艺方法具有生产成本低、适用性强的特点，便于推广应用。
【IPC分类】B23K35/38, B23K101/10, B23K9/18, B23K9/025, B23K9/16, B23K9/235
【公开号】CN104889527
【申请号】CN201510320183
【发明人】王燕, 彭生瑞, 蔡绪明, 张晓强
【申请人】中石化石油工程机械有限公司沙市钢管厂
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
【技术领域】
[0001] 本发明涉属于石油装备焊接技术领域，特别涉及到壁厚为7. Imm < t < 11_、材 质SL450 (X65)管线钢制管焊接工艺。
【背景技术】
[0002] 近年来，油公司长输主管线建成后的支线建设方兴未艾，管线需求主要集中于薄 壁厚钢管，制管焊接工艺均采用"预焊（Ar+C02混合气体保护焊或CO2气体保护焊)+精焊（内 外埋弧焊)"，但制管厂在生产此类钢管时，由于受钢级与壁厚的限制，钢管管坯的形状和预 焊缝质量难于控制，使得预焊后常出现错边、内瘤、噘嘴等预焊缺陷，从而严重影响后续内 外埋弧焊精焊的焊接质量，大大增加生产成本。
[0003] 针对薄壁厚管线钢焊接，目前国内现有制管行业均采用先内焊后外焊的埋弧焊焊 接方式，但常出现内焊缝焊接缺陷多、外焊缝余高超高等工艺问题。常规的薄壁厚管线钢 制管焊接工艺方法在埋弧焊时均采用先内焊后外焊的焊接顺序，由于预焊缝在外坡口且内 部常存在一些气孔或夹渣，由于受材质和壁厚影响，钢管成型管型及预焊缝较差，常出现错 边、内瘤等，为减少内焊缝烧穿，并且将预焊缝内残存的缺陷烧掉，使得内焊焊接电流较小， 外焊焊接电流较大，这样就导致预焊产生的内瘤由于内焊使用的电流小而残留在焊缝内 部，而外焊由于使用大电流，使其本身由于壁厚薄坡口小，使得外焊后焊缝余高超高，大于 2. 5mm，从而大大增加防腐成本。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的问题是提出一种通过优化铣边坡口参数、焊接规范及焊丝匹配， 且埋弧焊采用先外焊后内焊的新的焊接工艺方法。
[0005] -种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：该工艺步骤如下： (1) 选取壁厚为7. Imm彡t彡11mm、材质彡L450 (X65)管线钢钢板开双边X型坡口， 内外坡口角度45°，钝边尺寸控制在3. Omm~4. 0mm，铣后内坡口斜面长度控制在2. 5mm~ 3. 0_，其余尺寸均为外坡口； (2) 将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈； (3) 预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+CCV混合气体保护焊；焊接工艺参数为：焊接电压 22~26V，焊接电流650A~800A，焊接速度3. 5m/min~4. Om/min，焊接热输入量控制在 2. OKJ/cm~3. 5 KJ/cm，保护气体流量75L/min~85L/min，匹配不低于母材强度的实芯焊 丝； (4) 精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，外焊采用小的焊接规范、内焊 采用大的焊接规范，外焊焊接热输入控制在20KJ/cm~22KJ/cm，内焊焊接热输入控制在 22KJ/cm~27KJ/cm，埋弧焊匹配不低于母材强度的实芯焊丝和烧结焊剂。
[0006] 步骤（2)所述的除锈是用钢丝刷将钢板两侧50mm范围母材表面的铁锈清除干净， 使其露出金属光泽。
[0007] 步骤（3)所述的Ar+C02混合气体保护焊工艺采用脉冲焊接电源。
[0008] 步骤（3)所述的Ar+CC^g合气体保护焊采用的Ar与CO 2的体积百分比为80% : 20% ； 步骤（3)所述的Ar+CCV混合气体保护焊工艺采用实芯焊丝直径3. 0mm。
[0009] 步骤（4)所述的精焊采用多丝埋弧焊指的是内外埋弧焊都采用三丝焊，内外焊焊 丝直径相同，一丝为04mm，二丝为03mm，三丝为03mm。
[0010] 本发明的积极效果为：本发明由于从铣边坡口参数、焊接规范、焊丝匹配及焊接顺 序等方面都加以优化调整，可有效的提高焊缝内在质量，保证焊缝外观形貌，并且将内外焊 焊缝余高控制在2. 5mm以内。
[0011] 利用本发明所述的焊接工艺方法，不但有效的提高了焊缝内在质量和外观形貌， 而且焊缝力学性能都加以保证，焊缝及HAZ冲击韧性在-20°C时均能达到100J以上。与常 规焊接工艺方法相比，利用本发明所述的壁厚为7. Imm彡t彡11mm、材质彡L450 (X65)管 线钢制管焊接工艺方法，除了能提高焊缝内在质量和外观形貌外，还降低了焊接成本和防 腐成本。因此，本发明所述的焊接工艺方法具有生产成本低、适用性强的特点，便于推广应 用。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合具体实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。
[0013] 实施例1 : (1) 选取管线钢钢管规格为0508X7. 1，材质L360MB ;内外坡口角度45°，钝边尺寸 3. 5mm，铣后内坡口斜面长度2. 5mm ; (2) 将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈； (3) 预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+C02混合气体保护焊，Ar与CO 2的体积百分比为 80% :20% ;焊接工艺参数为：焊接电压24V，焊接电流650A，焊接速度4. Om/min，焊接热输入 量2. OKJ/cm，保护气体流量75L/min~85L/min ;采用的焊丝为CHW-50C8,直径3. 0mm。
[0014] (4)精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，内外焊焊丝直径相同，一丝 为04mm，二丝为03mm，三丝为03mm。内外焊焊接规范如下： 表1 0508X7. 1焊接规范
焊接材料：焊丝湖北宜昌猴王H08C，焊剂锦州JH-SJ101G。
[0015] 焊后焊缝外观成型良好，内外焊焊缝余高2. 4. mm，且内在缺陷少；焊缝和HAZ的冲 击吸收功（-20°C)均值在100J以上。
[0016] 实施例2: (1)选取管线钢钢管规格为0508X9. 5,材质L415MB ;内外坡口角度45°，钝边尺寸 3. 5_，铣后内坡口斜面长度控制在2. 8mm ; (2) 将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈； (3) 预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+C02混合气体保护焊，Ar与CO 2的体积百分比为 80% :20% ;焊接工艺参数为：焊接电压24V，焊接电流700A，焊接速度3. 8m/min，焊接热输入 量2. 7KJ/cm，保护气体流量75L/min~85L/min ;采用的焊丝为CHW-50C8,直径3. 0mm。
[0017] (4)精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，内外焊焊丝直径相同，一丝 为04mm，二丝为03mm，三丝为03mm。内外焊焊接规范如下： 表2 0508X9. 5焊接规范
焊接材料：焊丝湖北宜昌猴王H08C，焊剂锦州JH-SJ101G。
[0018] 焊后焊缝外观成型良好，内外焊焊缝余高2. 3mm，且内在缺陷少；焊缝和HAZ的冲 击吸收功（-20°C)均值在100J以上。
[0019] 实施例3: (1) 选取管线钢钢管规格为0559X 11，材质L450 ;内外坡口角度45°，钝边尺寸3. 5mm， 铣后内坡口斜面长度控制在3. Omm ; (2) 将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈； (3) 预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+C02混合气体保护焊，Ar与CO 2的体积百分比为 80% :20% ;焊接工艺参数为：焊接电压24V，焊接电流800A，焊接速度3. 5m/min，焊接热输入 量3. 5KJ/cm，保护气体流量75L/min~85L/min ;采用的焊丝为CHW-50C8,直径3. 0mm。
[0020] (4)精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，内外焊焊丝直径相同，一丝 为04mm，二丝为03mm，三丝为03mm。内外焊焊接规范如下： 表3 0559X11焊接规范
焊接材料：焊丝湖北宜昌猴王H08C，焊剂锦州JH-SJ101G。
[0021] 焊后焊缝外观成型良好，内外焊焊缝余高2.2. mm，且内在缺陷少；焊缝和HAZ的冲 击吸收功（-20°C)均值在100J以上。
【主权项】
1. 一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：该工艺步骤如下： (1)选取壁厚为7. Imm彡t彡11mm、材质彡L450 (X65)管线钢钢板开双边X型坡口， 内外坡口角度45°，钝边尺寸控制在3.Omm~4.Omm，铣后内坡口斜面长度控制在2. 5mm~ 3. 0_，其余尺寸均为外坡口； (2) 将第一步得到的管线钢板边两侧各50mm范围内的母材进行除锈； (3)预焊：采用脉冲焊接电源的Ar+CCV混合气体保护焊；焊接工艺参数为：焊接电压 22~26V，焊接电流650A~800A，焊接速度3. 5m/min~4. Om/min，焊接热输入量控制在 2. OKJ/cm~3. 5 KJ/cm，保护气体流量75L/min~85L/min，匹配不低于母材强度的实芯焊 丝； (4)精焊：采用多丝埋弧焊，焊接顺序为先外焊后内焊，外焊采用小的焊接规范、内焊 采用大的焊接规范，外焊焊接热输入控制在20KJ/cm~22KJ/cm，内焊焊接热输入控制在 22KJ/cm~27KJ/cm，埋弧焊匹配不低于母材强度的实芯焊丝和烧结焊剂。2. 根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（2)所述的除锈 是用钢丝刷将钢板两侧50mm范围母材表面的铁锈清除干净，使其露出金属光泽。3. 根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（3)所述的 Ar+CCV混合气体保护焊工艺采用脉冲焊接电源。4. 根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（3)所述的 Ar+CC^g合气体保护焊采用的Ar与CO2的体积百分比为80% :20% ; 根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（3)所述的Ar+C02 混合气体保护焊工艺采用实芯焊丝直径3. 0mm。5. 根据权利要求1所述的一种管线钢制管焊接工艺，其特征在于：步骤（4)所述的精焊 采用多丝埋弧焊指的是内外埋弧焊都采用三丝焊，内外焊焊丝直径相同，一丝为04mm，二丝 为03_，三丝为03_。
【专利摘要】本发明所述的焊接工艺方法的技术方案是：预焊采用Ar+CO2混合气体保护焊，埋弧焊采用先外焊后内焊的焊接方式，通过严格将外焊焊接热输入控制在20KJ/cm～22KJ/cm，内焊焊接热输入控制在22KJ/cm～27KJ/cm，从而提高焊缝内在质量，并且将内外焊缝余高控制在2.5mm以内。本发明不但有效的提高了焊缝内在质量和外观形貌，而且焊缝力学性能都加以保证，焊缝及HAZ冲击韧性在-20℃时均能达到100J以上，还降低了焊接成本和防腐成本。因此，本发明所述的焊接工艺方法具有生产成本低、适用性强的特点，便于推广应用。
【IPC分类】B23K35/38, B23K101/10, B23K9/18, B23K9/025, B23K9/16, B23K9/235
【公开号】CN104889527
【申请号】CN201510320183
【发明人】王燕, 彭生瑞, 蔡绪明, 张晓强
【申请人】中石化石油工程机械有限公司沙市钢管厂
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
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