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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410682803.X (22)申请日 2014.11.24 B23K 9/167(2006.01) B23K 33/00(2006.01) B23K 9/095(2006.01) B23K 35/30(2006.01) B23K 9/02(2006.01) (71)申请人 南京钢铁股份有限公司 地址 210035 江苏省南京市六合区卸甲甸 (72)发明人 李丽 尹雨群 张静 张显辉 赵晋斌 张苏强 (74)专利代理机构 南京利丰知识产权代理事务 所 ( 特殊普通合伙 ) 32256 代理人 任立 (54) 发明名称 一种抗 CO2。
2、腐蚀管线钢的现场焊接方法 (57) 摘要 本发明公开了一种抗 CO2腐蚀管线钢的现 场焊接方法, 选用 X65 级抗 CO2腐蚀用管线钢, 钢板厚度为 5-21mm, 并为相同板厚组合对接 ; 选 用 5Cr-Ni-Mo 合金体系焊丝, 焊丝直径 2.4mm, 焊丝化学组分及重量百分比为 : C 0.05, Mn : 0.2-1.0, Si : 0.10-0.60, P 0.015, S 0.010, Cr : 4.0-6.0, Ni+Cu : 0.2-2.2, 余量为 Fe 及不可避免的杂质 ; 采用钨极惰性 气体保护多层多道焊, 焊接工艺参数 : 焊接电 流 100-180A, 电弧电压 。
3、10-15V, 保护气体流量 10-15L/min ; 对组合钢板对接接头采用多层多道 连续施焊, 直至焊缝填满为止 ; 本发明工艺在不 预热和不进行焊后热处理条件下焊接抗 CO2腐蚀 管线钢, 焊接接头的力学性能达到 X65 管线钢力 学性能水平, 同时焊接接头具有良好的抗CO2腐蚀 性能, 使得抗CO2腐蚀管线钢现场焊接施工条件得 到改善, 生产成本降低。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104475935 A (43)申请公布日 2015.04.01 CN 10447593。
4、5 A 1/1 页 2 1.一种抗 CO 2腐蚀管线钢的现场焊接方法, 其特征在于, 包括如下具体步骤 : (1) 选用 X65 级抗 CO2腐蚀用管线钢, 钢板厚度为 5-21mm, 并为相同板厚组合对接 ; 选用 5Cr-Ni-Mo 合金体系焊丝, 焊丝直径 2.4mm, 所述焊丝化学组分及重量百分比为 : C 0.05, Mn : 0.2-1.0, Si : 0.10-0.60, P 0.015, S 0.010, Cr : 4.0-6.0, Ni+Cu : 0.2-2.2, 余量为 Fe 及不可避免的杂质 ; (2) 采用钨极惰性气体保护多层多道焊, 保护气体为 Ar, 其纯度 99.。
5、9 ; 坡口采用单 面 V 型坡口, 坡口角度为 60, 坡口间隙为 0-1mm, 钝边为 0-0.5mm ; (3) 当环境温度 5时, 施焊前不需要预热, 连续焊接, 焊接热输入量控制在 6-18KJ/ cm, 焊后不需要进行热处理 ; 焊接工艺参数 : 焊接电流 100-180A, 电弧电压 10-15V, 保护气 体流量 10-15L/min ; 对组合钢板对接接头采用多层多道连续施焊, 直至焊缝填满为止。 2.根据权利要求 1 所述的抗 CO 2腐蚀管线钢的现场焊接方法, 其特征在于, 所述步骤 (1) 中焊丝化学组分及重量百分比为 : C : 0.05, Mn : 0.2, Si 。
6、: 0.10, P : 0.015, S : 0.010, Cr : 4.0, Ni+Cu : 0.2, 余量为 Fe 及不可避免的杂质。 3.根据权利要求 1 所述的抗 CO 2腐蚀管线钢的现场焊接方法, 其特征在于, 所述步骤 (1) 中焊丝化学组分及重量百分比为 : C : 0.01, Mn : 1.0, Si : 0.60, P : 0.005, S : 0.005, Cr : 6.0, Ni+Cu : 2.2, 余量为 Fe 及不可避免的杂质。 4.根据权利要求 1 所述的抗 CO 2腐蚀管线钢的现场焊接方法, 其特征在于, 所述步骤 (1) 中焊丝化学组分及重量百分比为 : C :。
7、 0.03, Mn : 0.6, Si : 0.30, P : 0.010, S : 0.008, Cr : 5.0, Ni+Cu : 1.2, 余量为 Fe 及不可避免的杂质。 权 利 要 求 书 CN 104475935 A 2 1/3 页 3 一种抗 CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法 技术领域 0001 本发明属于钢铁材料焊接技术领域, 涉及一种抗 CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法。 背景技术 0002 随着石油天然气工业的迅速发展, CO2对油、 气管线的腐蚀问题成为石油天然气开 采、 输送的一个主要问题。控制 CO2腐蚀的方法主要有三种 : 添加缓蚀剂, 使用防腐内涂层 以及使用耐蚀合金。
8、钢, 其中最安全有效的防护措施为使用耐蚀合金钢。近年来, 各国对此 类钢的研制开发也逐渐增多, 且主要以低 Cr 合金钢, 配合 Cu、 Ni、 Mo 等元素为主, 在工程应 用中取得了较大突破。此类钢的特点在于不但具有良好的抗 CO2腐蚀能力 ( 约为普通碳钢 的 3-4 倍 ), 机械性能与焊接性也能满足工程需要, 并且价格远低于不锈钢等同类产品的价 格, 因此发展迅速。 但该类钢的焊接技术发展缓慢, 目前对于X65级抗CO2腐蚀管线钢, 市场 上尚没有成熟的焊接工艺方法 ; 此外, 根据 ASME VIII、 BS3351 规程, 10mm 厚 5Cr-0.5Mo 耐 热钢焊前最低预热温。
9、度应在 150以上, 而且焊后必须进行 700左右的焊后热处理, 才能 保证焊接质量。无论焊前预热还是焊后热处理均增加了现场焊接的难度, 也增大了施工成 本。焊接技术的相对落后极大地阻碍了 5Cr 系抗 CO2腐蚀钢应用。 发明内容 0003 本发明所要解决的技术问题是, 克服现有技术的缺点, 提供一种抗 CO2腐蚀管 线钢的现场焊接方法, 本发明采用钨极惰性气体保护焊, 保护气体为 100 Ar, 同时采用 2.4mm的5Cr-Ni-Mo合金体系焊丝, 在不预热和不进行焊后热处理条件下焊接抗CO2腐蚀 管线钢, 焊接接头的力学性能达到 X65 管线钢力学性能水平, 同时焊接接头具有良好的抗 。
10、CO2腐蚀性能, 使得抗 CO 2腐蚀管线钢现场焊接施工条件得到改善, 生产成本降低。 0004 为了解决以上技术问题, 本发明提供一种抗 CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法, 包括 如下具体步骤 : 0005 (1) 选用 X65 级抗 CO2腐蚀用管线钢, 钢板厚度为 5-21mm, 并为相同板厚组合对 接 ; 选用 5Cr-Ni-Mo 合金体系焊丝, 焊丝直径 2.4mm, 焊丝化学组分及重量百分比为 : C 0.05, Mn : 0.2-1.0, Si : 0.10-0.60, P 0.015, S 0.010, Cr : 4.0-6.0, Ni+Cu : 0.2-2.2, 余量为 Fe 。
11、及不可避免的杂质 ; 0006 (2) 采用钨极惰性气体保护多层多道焊, 保护气体为 Ar, 其纯度 99.9 ; 坡口采 用单面 V 型坡口, 坡口角度为 60, 坡口间隙为 0-1mm, 钝边为 0-0.5mm ; 0007 (3) 当环境温度 5时, 施焊前不需要预热, 连续焊接, 焊接热输入量控制在 6-18KJ/cm, 焊后不需要进行热处理 ; 焊接工艺参数 : 焊接电流 100-180A, 电弧电压 10-15V, 保护气体流量 10-15L/min ; 对组合钢板对接接头采用多层多道连续施焊, 直至焊缝填满 为止。 0008 本发明进一步限定的技术方案是 : 0009 优选地, 。
12、步骤 (1) 中焊丝化学组分及重量百分比为 : C : 0.05, Mn : 0.2, Si : 说 明 书 CN 104475935 A 3 2/3 页 4 0.10, P : 0.015, S : 0.010, Cr : 4.0, Ni+Cu : 0.2, 余量为 Fe 及不可避免的杂质。 0010 优选地, 步骤 (1) 中焊丝化学组分及重量百分比为 : C : 0.01, Mn : 1.0, Si : 0.60, P : 0.005, S : 0.005, Cr : 6.0, Ni+Cu : 2.2, 余量为 Fe 及不可避免的杂质。 0011 优选地, 步骤 (1) 中焊丝化学组分及。
13、重量百分比为 : C : 0.03, Mn : 0.6, Si : 0.30, P : 0.010, S : 0.008, Cr : 5.0, Ni+Cu : 1.2, 余量为 Fe 及不可避免的杂质。 0012 本发明的有益效果是 : 0013 本发明工艺采用钨极惰性气体保护焊, 保护气体为100Ar, 同时采用2.4mm的 5Cr-Ni-Mo 合金体系焊丝, 在不预热和不进行焊后热处理条件下焊接抗 CO2腐蚀管线钢, 焊 接接头的力学性能达到 X65 管线钢力学性能水平, 同时焊接接头具有良好的抗 CO2腐蚀性 能, 使得抗 CO2腐蚀管线钢现场焊接施工条件得到改善。 0014 本工艺对焊。
14、丝合金元素烧损少, 能有效保证焊缝中的各合金元素含量, 且容易实 现单面焊双面成型, 较易实现全位置焊接, 特别适合管线现场安装 ; 同时焊接接头力学性能 满足 X65 级抗 CO2腐蚀管线钢的力学性能要求 : Rm 550MPa, 弯曲性能 ( 面弯、 背弯 )D 6a, 180合格, 焊缝和热影响区的冲击韧性KV2(-20)47J ; 焊接接头具有良好的抗CO2 腐蚀性能耐, 焊接接头 CO2腐蚀试验评价显示焊缝金属、 熔合区、 热影响区和母材区域无明 显的腐蚀坑出现, 放大 250 倍观察焊缝和基础金属之间的边界无不连贯表面, 并且焊前不 预热, 焊后无需热处理, 提高了生产效率, 节约。
15、了成产成本。 附图说明 0015 图 1 为实施例 1 的焊缝示意图 ; 0016 图 2 为实施例 2 的焊缝示意图 ; 0017 图 3 为实施例 3 的焊缝示意图。 具体实施方式 0018 实施例 1 0019 本实施例提供一种抗 CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法, 如图 1 所示, 包括如下具体 步骤 : 0020 (1) 选 用 X65 级 抗 CO2腐 蚀 用 管 线 钢,钢 板 厚 度 为 5mm,试 板 尺 寸 为 450mm400mm5mm, 并为相同板厚组合对接 ; 选用 5Cr-Ni-Mo 合金体系焊丝, 焊丝直径 2.4mm, 焊丝化学组分及重量百分比为 : C : 0.。
16、05, Mn : 0.2, Si : 0.10, P : 0.015, S : 0.010, Cr : 4.0, Ni+Cu : 0.2, 余量为 Fe 及不可避免的杂质 ; 0021 (2) 采用钨极惰性气体保护多层多道焊, 保护气体为 Ar, 其纯度 99.9 ; 坡口采 用单面 V 型坡口, 坡口角度为 60, 坡口间隙为 0.3mm, 钝边为 0mm ; 0022 (3) 当环境温度 5时, 施焊前不需要预热, 连续焊接, 焊接热输入量控制在 6KJ/cm, 焊后不需要进行热处理 ; 焊接工艺参数 : 焊接电流 100A, 电弧电压 10V, 保护气体流 量 10L/min ; 对 5。
17、mm+5mm 组合钢板的接接头采用多层多道连续施焊, 直至焊缝填满为止。 0023 实施例 2 0024 本实施例提供一种抗 CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法, 如图 2 所示, 包括如下具体 步骤 : 说 明 书 CN 104475935 A 4 3/3 页 5 0025 (1) 选 用 X65 级 抗 CO2腐 蚀 用 管 线 钢,钢 板 厚 度 为 12mm,试 板 尺 寸 为 450mm400mm12mm, 并为相同板厚组合对接 ; 选用 5Cr-Ni-Mo 合金体系焊丝, 焊丝直径 2.4mm, 焊丝化学组分及重量百分比为 : C : 0.01, Mn : 1.0, Si : 0.60。
18、, P : 0.005, S : 0.005, Cr : 6.0, Ni+Cu : 2.2, 余量为 Fe 及不可避免的杂质 ; 0026 (2) 采用钨极惰性气体保护多层多道焊, 保护气体为 Ar, 其纯度 99.9 ; 坡口采 用单面 V 型坡口, 坡口角度为 60, 坡口间隙为 0.8mm, 钝边为 0.5mm ; 0027 (3) 当环境温度 5时, 施焊前不需要预热, 连续焊接, 焊接热输入量控制在 12KJ/cm, 焊后不需要进行热处理 ; 焊接工艺参数 : 焊接电流 130A, 电弧电压 12V, 保护气体 流量 12L/min ; 对 12mm+12mm 组合钢板的接接头采用多。
19、层多道连续施焊, 直至焊缝填满为 止。 0028 实施例 3 0029 本实施例提供一种抗 CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法, 如图 3 所示, 包括如下具体 步骤 : 0030 (1)选用X65级抗CO2腐蚀用管线钢, 钢板厚度为21mm, 450mm400mm21mm, 并为 相同板厚组合对接 ; 选用 5Cr-Ni-Mo 合金体系焊丝, 焊丝直径 2.4mm, 焊丝化学组分及重 量百分比为 : C : 0.03, Mn : 0.6, Si : 0.30, P : 0.010, S : 0.008, Cr : 5.0, Ni+Cu : 1.2, 余量为 Fe 及不可避免的杂质 ; 0031 。
20、(2) 采用钨极惰性气体保护多层多道焊, 保护气体为 Ar, 其纯度 99.9 ; 坡口采 用单面 V 型坡口, 坡口角度为 60, 坡口间隙为 1mm, 钝边为 1mm ; 0032 (3) 当环境温度 5时, 施焊前不需要预热, 连续焊接, 焊接热输入量控制在 18KJ/cm, 焊后不需要进行热处理 ; 焊接工艺参数 : 焊接电流 180A, 电弧电压 15V, 保护气体 流量 15L/min ; 对 21mm+21mm 组合钢板的接接头采用多层多道连续施焊, 直至焊缝填满为 止。 0033 对实施例 1-3 中采用上述焊接方法焊接的 X65 级抗 CO2腐蚀管线钢对接接头进行 力学性能检测, 检测结果见表 1。 0034 0035 以上实施例仅为说明本发明的技术思想, 不能以此限定本发明的保护范围, 凡是 按照本发明提出的技术思想, 在技术方案基础上所做的任何改动, 均落入本发明保护范围 之内。 说 明 书 CN 104475935 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104475935 A 6 。