[发明专利]一种抗CO2腐蚀管线钢的现场焊接方法

说明书

技术领域

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

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

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Φ2.4mm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，生产成本降低。

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：

(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Φ2.4mm，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；

(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；

(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。

本发明进一步限定的技术方案是：

优选地，步骤(1)中焊丝化学组分及重量百分比为：C：0.05％，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。

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。

优选地，步骤(1)中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。

本发明的有益效果是：

本发明工艺采用钨极惰性气体保护焊，保护气体为100％Ar，同时采用Φ2.4mm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。