[发明专利]低温、酸性环境服役钢管的焊接方法及钢管

说明书

本发明属于石油天然气输送管道技术领域，具体涉及一种低温、酸性环境服役钢管的焊接方法及钢管，旨在解决现有技术中管体及焊缝的低温韧性、低硬度及耐腐蚀性能无法达到要求的问题。本申请中的低温、酸性环境服役钢管的焊接方法应用的焊丝、焊剂均为常用的焊丝、焊剂，通过优化配比，获得所需目标焊缝成分及性能，不必专门选用或开发价格昂贵、开发及采购周期较长的专用焊接材料，焊材选用方便，经济性好。此外，采用本发明通过内、外焊缝差异化的工艺设计，解决了焊缝强度、低温韧性、低硬度和优异抗酸性能之间的矛盾。与现有的抗酸钢管产品相比，采用本发明制造的抗酸钢管焊缝，可以满足‑45摄氏度服役要求，钢管抗酸性能显著优于现有产品。

技术领域

本发明属于石油天然气输送管道技术领域，具体涉及一种低温、酸性环境服役钢管的焊接方法及钢管。

背景技术

管道作为一种高效、经济的输送方式，是石油天然气长距离输送的主要方式。随着油气开采向高寒、极地地区以及海洋的发展，以及油气资源中不可避免的H2S等腐蚀介质含量的增多，用于此类环境的油气输送管材的服役安全受到低温以及腐蚀的双重挑战。为此，要求管材管体和焊缝既要有足够的强度和低温韧性，又要具有抗硫化物应力腐蚀开裂以及氢致开裂的能力。对这类管线钢管焊缝金属的特殊要求包括：

一、与钢级相匹配的强度要求；二、在规定的试验温度下具有足够的韧性；三、要求焊缝具有较低的硬度；四、符合要求的抗HIC、和SSC能力。目前，API Spec 5L、GB/T 9711等国内外管线标准中均有对酸性服役环境用焊管的制造及性能要求。国内外L415/X60强度级别的抗酸钢管均有大量的应用，X65/L450强度级别的抗酸钢管也有报道。然而，目前公开报道的酸性环境服役管线钢管，其服役温度一般均在0摄氏度左右，对于焊缝硬度要求一般为不大于250HV10。

然而，随着服役环境越来越苛刻，对钢管提出低温服役要求以及更高的酸性服役性能要求。这种同时具备耐低温以及耐腐蚀能力的管线在国内外尚比较少见。其主要制造难度在于管体及焊缝的低温韧性、低硬度及耐腐蚀性能。由于焊缝在焊接熔化时形成铸态组织，其不像钢板那样可以通过轧制提高强韧性，主要依靠合金元素及焊接工艺获得所需性能。由于焊缝的强度和低温韧性都需要合金元素来保证，但合金元素的添加又带来硬度的增加，造成抗酸性能难以提升。另一方面，对于直缝埋弧焊管的制造，通常都是采用先内焊、再外焊的工艺，由于外焊时对内焊缝金属的回火作用，内焊缝的硬度高于外焊缝硬度是普遍现象。由于内焊缝硬度偏高，使钢管整体抗酸性能受到影响。因此，焊接技术是低温、酸性服役环境钢管制造的主要挑战。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中管体及焊缝的低温韧性、低硬度及耐腐蚀性能无法达到要求的问题。本申请第一方面提供一种低温、酸性环境服役钢管的焊接方法，包括以下步骤：

步骤S100，对待卷制钢板的两条侧边分别进行铣削加工处理，所述铣削加工处理用于使待卷制钢板在卷制成型后两条侧边的拼接缝隙能够形成沿竖直方向开口方向相反的双V结构；

步骤S200，将铣削加工处理后的待卷制钢板依次进行预弯、成型、预焊后获取待焊接钢管；

步骤S300，通过预设的多丝自动埋弧内焊方法和多丝自动埋弧外焊方法依次对所述待焊接钢管进行内焊和外焊，以获取在-45摄氏度条件下夏比冲击功≥35J，内焊缝维氏硬度≤220HV10钢管成品，所述钢管成品焊缝化学成分的重量百分比如下：

内焊缝：C:0.02％～0.05％，Mn:0.8％～1.30％，Si:0.2％～0.4％，P＜0.012％，S＜0.005％，Mo:0％～0.15％，Ni:0％～0.2％，Cr:0％～0.15％，Cu:0％～0.2％，V:0％～0.04％，Nb:0.02％～0.05％，Ti:0.005％～0.02％，Al:0.015％～0.025％，N:0.008％～0.015％，B:0.0005％～0.001％，Pcm:0.11％～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质；