[发明专利]海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法

说明书

本发明提供了海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法。所述方法如下：进行全面研究海底钢管及焊缝各方面技术要求，明确技术指标，设计焊缝目标化学成分，通过合格的钢板、各种工艺参数的匹配性埋弧焊焊接试验，改变冷却工艺，结合焊缝空冷冷却速度慢的特性，确定焊缝显微组织、关键元素的成分，得到粒状贝氏体加少量铁素体的显微组织，获得较好的塑性和强度。解决了现有的管体母材和焊缝的性能达不到在海底高压环境下的要求和不能控制焊缝中化学成分，从而不能优化焊缝的力学性能的问题。使深水高压海洋油气资源勘探开发得以发展，适合推广使用。

技术领域

本发明涉及海洋钢管焊接领域，具体涉及海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法。

背景技术

与陆上长输管线的发展趋势相似，随着海洋油气资源勘探开发的快速发展，输送量和输送压力不断提高，高钢级海管的开发应用必将成为海底管道工程的技术发展趋势。目前我国累计铺设海底管道60余条，总长度约为0.8万千米，国际上海底油气管道总量已超过10万千米，正向深水高压方向发展，正在开发高钢级直缝埋弧焊钢管。

基于海底管道的服役特点和安装环境，与陆地管线钢管相比，海底管道的性能和尺寸精度要求更高：标准新增了断裂韧性CTOD、管体和焊缝的纵向拉伸性能要求，缩小了屈服强度的波动范围；隐含了氢致开裂HIC、硫化氢应力腐蚀SSC要求和更小的钢管直径(周长)和椭圆度偏差。

中国专利号CN 105779904A涉及一种X80管线钢JCOE直缝钢管制造方法。其工作原理是，其化学成分，按重量百分比：C0.039％-0.079％，Si0.16％-0.26％，Mn1.33％-1.83％，P≤0.017％，S≤0.0046％，Cr0.14％-0.24％，Nb0.019％-0.059％，V0.019％-0.039％，Ti 0.0051％-0.028％，Al0.011％-0.057％，Ni 0.13％-0.28％，余量为Fe和微量不可避免的杂质，工艺特点，均热温度1120-1220℃，采用两阶段控制轧制，再结晶区轧制温度950-1200℃；第二阶段轧制为非再结晶区轧制，空冷终了温度650-750℃；层流冷却速度5-25℃/s，采用JCO或UO制管，扩径率e≥t/D，扩径率最大值2.5％，本发明解决了强度和塑性指标相对较低，生产成本较高的问题。但该专利在使用时，满足不了海洋高压环境，管体母材和焊缝的纵向拉伸性能要求、断裂韧性CTOD、氢致开裂HIC和硫化氢应力腐蚀SSC、硬度、强度等性能要求均不达标，金相组织为典型的低碳贝氏体成分，塑性相对较差。

发明内容

本发明提供了海洋钢管的焊缝拉伸性能控制方法，解决了现有技术中，传统钢管焊缝为低碳贝氏体成分，钢管母材以及焊缝的性能达不到在海底高压环境下的要求，使得钢管不能在海底高压强度下使用的问题。

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。

优选方案中，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：