[发明专利]海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法

权利要求书

1.海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法，其特征是：包括以下步骤：

S1、确定海洋钢管及焊缝的技术指标；

S2、根据拉伸强度技术指标，设定焊缝的微观组织，确定目标成分；

S3、设定焊缝形貌控制指标，结合设定的焊缝目标成分和前期的焊接工艺参数优化设计数学模型确定单位焊材、坡口尺寸和焊接工艺参数；

S4、通过钢板材质、各种工艺参数的匹配性进行埋弧焊焊接试验，精确控制焊缝目标成分，利用焊缝空冷速度慢的特性，得到粒状贝氏体+少量铁素体的微观组织，以获得较好的综合机械性能，尤其是良好的塑性；

S5、管体及焊缝检验，对管体及焊缝进行物理试验、焊缝形貌等验收，根据检验结果，从而获得确定的焊接工艺；

S6、用确定的焊接工艺进行焊接，对焊缝进行化学成分分析，确定关键元素的成分和焊缝微观组织；

通过以上步骤实现海洋钢管的焊缝拉神性能符合质量要求；

通过对海上服役直缝埋弧焊钢管钢板理化性能、海底高压环境的分析，制定的技术指标为：

1)纵向全焊缝Rm：600～825MPa，Rt0.5：555～675MPa，屈强比≤0.92；延伸率≥20％

2)管体纵向Rm：594～825MPa，Rt0.5：555～675MPa，屈强比≤0.92；延伸率≥20％

3)CTOD值：0℃时管体、焊缝及HAZ：≥0.2mm

4)SSC：720h后试样无断裂或表面无裂纹

5)HIC：CSR最大平均裂纹敏感率≤1.5％；CLR裂纹长度率≤15％；CTR裂纹厚度率≤3％；

6)管体横向Rm：625～825MPa，Rt0.5：555～675MPa，屈强比≤0.92，延伸率≥20％；

7)夏比冲击值：管体、焊缝及HAZ：-10℃，单值≥45J,均值≥56J；

8)内外焊缝余高：≤1.5mm

9)管体几何尺寸：管体直径：±0.5％D，最大为±4mm，椭圆度≤0.5％D，局部椭圆度≤1.5mm；

步骤S2中，所述设定焊缝目标成分为：碳(C)：0.045～0.065,锰(Mn):1.60～1.80,Nb:0.030～0.040,钒(V):0～0.003,钛(Ti):0.015～0.025,钼(Mo):0.11～0.19,铬(Cr):0.11～0.13，镍(Ni):0.13～0.15,铜(Cu):0.10～0.12；

步骤S3中，设定焊缝形貌控制指标，结合设定的焊缝目标成分和前期的焊接工艺参数优化设计数学模型确定单位焊材、坡口尺寸和焊接工艺参数的方法为：

A1、铣边工序，综合考虑钢管周长允许偏差、钢板预拉伸试验结果和扩径效果等因素，按下面公式设定铣边板宽：

L＝π(D/(1+Sr)-t)

式中：D为成品钢管直径，mm；Sr为设定的变形率；t为钢板厚度，mm；

A2、成型、预焊工序，综合考虑预焊设备的调整能力，设定成型后的开口量控制指标100～140mm，综合考虑钢管生产经验、成品钢管的不圆度、噘嘴要求以及扩径工序的调整能力，设定预焊工序控制指标：椭圆度-2mm，+1％D；噘嘴-3.0～2.5mm；

A3、扩径工序，结合设定的变形量、铣边宽度和成型工序测定的延展量，按下面公式设定钢管扩径率:

S＝πD/(L+I+πt)-I

式中：D为成品钢管直径，mm；L为铣后钢板宽度，mm；I为成型延展量，t为钢板厚度，mm；

A4、分别用优化过的钢板进行铣边工艺参数控制；

A5、预焊工艺参数控制

A6、内、外埋弧焊工艺参数控制。

2.根据权利要求1所述海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法，其特征是：铣边工艺参数为：上坡口角度37°、上坡口斜边长10.6～10.9、下坡口角度37°、原料宽度为3729mm、工作宽度为3712～3718mm。

3.根据权利要求1所述海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法，其特征是：预焊工艺参数为：焊速为2.8m/min、Ar:CO2比例为80:20、电流为800A、电压为24V、不圆度控制指标为-2～+1％Dmm，噘嘴控制指标为-3.0～2.5mm。