[发明专利]一种高强度无缝钢管的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度无缝钢管的焊接方法。

背景技术

目前，液压履带式起重机的组合臂架用管、液压油缸用管、桥梁结构用管、海洋平台结构用管对低温冲击功要求很高，负20℃的AKV冲击功(即V形缺口的冲击功Ak)要求高于55J。国内各无缝钢管公司针对管件的高强度高韧性性能需求开发出了屈服强度达到890MPa，抗拉强度达到1000MPa的高强度调质无缝钢管(Q890)。

现有技术的高强度高韧性的无缝钢管焊接工艺在评定上的缺陷主要表现为：

(1)焊接接头的冲击韧性达不到负20℃AKV冲击功高于55J的要求；

(2)焊接接头的弯曲试验会出现大于3mm的缺欠或裂纹。

近年来国内技术人员相继对屈服强度890MPa级高强度钢管的焊接性能进行了研究。例如，公开号为CN102632322A的现有技术公开了高强度调质钢二氧化碳气体保护焊方法，研究发现，采用该现有技术提供的方法焊接Q890高强度无缝调质钢管时，因为焊接接头低温冲击韧性和冷弯性能均达不到行业标准的要求而失败。而公开号为CN102632317A的现有技术公开了高强度调质钢焊条电弧焊方法，但是采用该方法焊接Q890高强度无缝调质钢管时具有工艺复杂、焊后产品的操作窗口狭窄和焊接质量不高等缺陷，且通过该方法获得的焊接接头难以达到负20℃AKV冲击功≥55J的要求。

因此，目前市场上亟需找到一种针对焊接Q890高强度无缝调质钢管焊接操作工艺简单、焊后产品的操作窗口宽泛、焊接质量高且焊接接头能够同时具有拉伸性能、冷弯性能和冲击韧性强的优点的焊接方法，以使得Q890无缝调质钢管能够在起重设备行业、海洋平台结构行业等领域中得到推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度无缝钢管的焊接方法，该焊接方法操作工艺简单且焊接质量高，采用该方法获得的焊接接头拉伸性能、冷弯性能和冲击韧性均大幅度增强，且采用该方法获得的产品还具有操作窗口宽泛和能够在起重设备行业、海洋平台结构行业等领域中得到推广应用的优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种高强度无缝钢管的焊接方法，该方法包括：

(1)将待焊接的钢管母材进行预热；

(2)在保护气体和焊丝存在下，将步骤(1)中预热后的所述钢管母材进行焊接；

(3)将步骤(2)中焊接后得到的钢管焊接接头进行焊后热处理。

通过上述技术方案得到的焊接后的钢管接头的拉伸性能、冷弯性能和冲击韧性均大幅度增强，从而能够在起重设备行业、海洋平台结构行业等领域中得到推广应用。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，所述焊接接头是指经焊接后得到的包含焊缝和热影响区在内长度约为25-40mm的区域，该区域的中心线为两支焊接在一起的钢管母材的焊缝处。

如前所述，本发明提供了一种高强度无缝钢管的焊接方法，该方法包括：

(1)将待焊接的钢管母材进行预热；

(2)在保护气体和焊丝存在下，将步骤(1)中预热后的所述钢管母材进行焊接；

(3)将步骤(2)中焊接后得到的钢管焊接接头进行焊后热处理。

通过上述焊接方法得到的焊接后的钢管接头的拉伸性能、冷弯性能和冲击韧性均大幅度增强，能够在起重设备行业、海洋平台结构行业等领域中得到推广应用。具体地，通过上述焊接方法得到的钢管接头的抗拉强度达到1000MPa以上、弯曲性能良好，负20℃焊缝金属夏比冲击功能够达到75J以上，负20℃热影响区(即指焊缝熔合区外1.5-3.5mm范围)金属夏比冲击功能够达到170J以上，满足高强度无缝钢结构件的制作要求。

在本发明中，优选所述高强度无缝钢管为高强度无缝调质钢管，并且，所述调质钢的制造方法还包括调质热处理步骤，所述调质热处理步骤包括在所述轧管机组轧制步骤后对钢管依次进行淬火和回火处理，其中，淬火温度为920-960℃，回火温度为610-660℃。

优选情况下，在本发明所述的方法的步骤(1)中，所述预热的温度为100-170℃，更优选为115-130℃；对于制备复杂构件，可以优选预热温度为140-150℃。本发明对所述预热钢管母材的预热区域没有特别的限定，优选预热区域为距离待焊接的钢管母材的端点为0-50mm或0-100mm的区域。