[发明专利]一种酸性环境碳钢管道焊接方法

说明书

本发明提供了一种酸性环境碳钢管道焊接方法。所述方法包括：控制母管化学成分，对母管进行坡口加工和组对；对组对后的母管焊口进行预热；利用I类焊材对预热后的焊口进行根焊和热焊；利用II类焊材对焊口进行填充焊和盖面焊；无损检测后进行焊后热处理，完成焊接。根据本发明方法能够解决酸性碳钢管道焊接后焊缝性能强度高、硬度高，导致焊缝易因SSC敏感而腐蚀开裂的问题；能够解决酸性碳钢管道焊接后因局部应力集中或残余应力集中而产生局部拉应力，在含硫化氢介质作用下诱发硫化物应力腐蚀开裂的问题；能够解决酸性碳钢管道焊接后焊缝组织中S、P、O含量较高，产生氧化物、硫化物等夹杂严重影响焊缝纯净度，导致焊缝韧性下降的问题。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，更具体地讲，涉及一种通过控制焊接材料、焊接工艺及焊后热处理，以提高碳钢管道抗硫化氢腐蚀能力的焊接方法。

背景技术

在石油、化工行业中，处理含硫化氢介质的生产装置，大多采用碳钢设备，然而，碳钢设备容易受到硫化氢的腐蚀而遭到破坏，会导致被迫停产检修的情况发生，对生产十分不利。一直以来，对用于石油天然气酸性环境碳钢管道焊接的方法都没有统一的技术要求，国内也没有成熟的抗硫碳钢管道焊接的相关案例。

因此，亟需一种从满足酸性环境焊缝抗腐蚀性能和理化性能的要求出发，通过严格控制焊接材料、焊接工艺及焊后热处理等关键环节，以使酸性环境下碳钢焊接质量得到保证，从而更好的满足石油天然气酸性气田的开发和管道建设要求，提高管道使用寿命，减少维护、维修成本的焊接方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的在于解决酸性碳钢管道焊接后焊缝性能强度高、硬度高，导致焊缝易因SSC敏感而腐蚀开裂的问题；解决酸性碳钢管道焊接后焊缝中因氢鼓泡，造成焊缝氢脆而导致氢致开裂的问题；解决酸性碳钢管道焊接后因局部应力集中或残余应力集中而产生局部拉应力，在含硫化氢介质作用下诱发硫化物应力腐蚀开裂的问题；解决酸性碳钢管道焊接后焊缝组织中S、P、O含量较高，产生氧化物、硫化物等夹杂严重影响焊缝纯净度，导致焊缝韧性下降的问题。

本发明的一方面提供了一种酸性环境碳钢管道焊接方法，所述方法可以包括：控制母管化学成分，对母管进行坡口加工和组对；对组对后的母管焊口进行预热；利用I类焊材对预热后的焊口进行根焊；利用II类焊材对焊口进行热焊、填充焊和盖面焊；无损检测后进行焊后热处理，完成碳钢管道焊接，其中，所述母管的化学成分按质量百分数计为：C≤0.14％，Si≤0.40％，

Mn≤1.35％，P≤0.002％，S≤0.003％，Cu≤0.20％，Ni≤0.30％，Cr≤0.30％，Mo≤0.15％， Al≤0.060％，Ti≤0.04％，B≤0.0005％，Ca≤0.006％，N≤0.012％，其余的是Fe 和不可避免的杂质；所述I类焊材的熔敷金属化学成分按质量百分数计包括： C:0.06％～0.15％，Mn≤1.35％，Si：0.45％～0.75％，S≤0.008％，P≤0.020％，

Cr≤0.15％，Ni≤0.15％，Cu≤0.50％；所述II类焊材的熔敷金属化学成分按质量百分数计包括：C≤0.10％，Mn≤1.20％，Si≤0.90％，S≤0.005％，P≤0.012％， Cr≤0.20％，Ni≤0.30％，Mo≤0.30％，V≤0.08％。

在本发明的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述I 类焊材屈服强度为400MPa～484MPa，抗拉强度为480MPa～570MPa，所述II 类焊材的屈服强度为330MPa～380MPa，抗拉强度为420MPa～500MPa。

在本发明的酸性环境碳钢管道焊接方法的一个示例性实施例中，所述坡口可以为V型坡口，所述坡口的钝边可以为0.5mm～1.5mm，坡口角度可以为 60°～70°，根部间隙可以为2.5mm～3.5mm。