[发明专利]一种酸性服役环境下屈服强度600MPa级耐蚀钢的闪光对焊焊接方法

说明书

本发明公开一种酸性服役环境下屈服强度600MPa级耐蚀钢的闪光对焊焊接方法，耐蚀钢扁钢厚度为3.5‑8mm，闪光对焊工艺参数包括预热电流、焊接电流、伸出长度、闪光留量、顶锻留量、顶锻压力、进给速度、闪光顶锻完成后预压时间。采用本发明的焊接工艺可以实现耐蚀钢扁钢焊接接头的可靠性连接，有效降低能源消耗与生产成本，改善闪光对焊接头组织不均匀性，降低屈强比，提高焊接接头强度与耐蚀性能，能够满足海洋恶劣环境中柔性管用耐蚀钢焊接接头力学性能与耐蚀性能的服役要求，生产过程中通过控制焊接工艺参数，辅以焊后热处理来实现接头组织及性能的调整，有利于加速深海或超深海油田开采步伐，降低油田开发成本。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种酸性服役环境下屈服强度600MPa级耐蚀钢的闪光对焊焊接方法

背景技术

全球油气资源危机不断加剧，我国油气开采从陆地转向海洋，从浅水转向深水、超深水，加强深水、超深水油气资源勘探开发面临技术难度大、成本高等挑战。在海洋油气资源开采过程中，海洋柔性管以自身耐蚀性强、连续长度长、地形适应性强等优点受到广泛的应用。海洋柔性管为特殊结构的多层复合管道，其结构包括骨架层、密封层、铠装层、护套层，其中铠装层为海洋柔性管的核心部件，为了增加海洋柔性管的强度、提高其承载能力、减小自重，一般采用高强钢为核心部件材料。由于柔性管输送原油中含高压力高浓度的H₂S、CO₂等腐蚀气体，长期服役后，腐蚀气体可渗透通过密封层与核心部件材料接触，因此海洋柔性管核心部件金属材料必须具有良好的抗氢损伤能力和耐腐蚀能力。随海洋柔性管核心部件材料强度级别的不断提高，其对氢脆的敏感性显著增强，现工业生产一般采用屈服强度低于600MPa以下的钢材作为核心部件材料。

海洋柔性管服役环境极其恶劣，铠装层耐蚀钢极易出现严重的腐蚀破环现象，极大的缩短海洋柔性管整体使用寿命。随着核心部件材料强度级别的提升，其焊接性显著降低，其中相关闪光对焊方法尚未见报道。为了完善我国高强度柔性管用耐蚀钢焊接技术，加速海洋柔性管的国产化进程，有必要开发海洋柔性管用600MPa级耐蚀钢闪光对焊焊接方法。高强度耐蚀钢闪光对焊接头组织转变规律复杂，焊缝和热影响区组织一般为多边形铁素体、针状铁素体、贝氏体铁素体、粒状贝氏体等几种组织的复相结构，焊接接头各区域的相组成及其比例直接影响海洋柔性管的力学性能、耐蚀性能与服役寿命。目前，需要解决的问题是，闪光对焊焊接工艺参数的选取及焊接工艺的控制来获取优质的焊接接头，在实现焊接接头的可靠性连接，同时保证焊接接头强度接近于母材，改善焊接接头存在组织不均匀的较大差异，其特殊的服役环境对焊接接头抗腐蚀性能提出更高的要求。对此，通过控制闪光对焊工艺参数辅以焊后热处理技术，可以赋予焊接接头良好的抗氢致损伤性能与耐蚀性能。因此，迫切需要开发海洋柔性管用耐蚀钢的闪光对焊焊接方法。

发明内容

基于上述情况，本发明提出一种酸性服役环境下屈服强度600MPa级耐蚀钢的闪光对焊焊接方法，以及焊后热处理来改善焊接接头的组织及性能，提高酸性服役环境下高强度耐蚀钢在恶劣服役环境中的使用寿命。

本发明的技术方案如下：

一种酸性服役环境下屈服强度600MPa级耐蚀钢的闪光对焊焊接方法，包括以下步骤：

步骤1、待焊耐腐蚀钢的准备：

步骤1.1、对厚度3.5-8mm，宽度8-12mm的耐腐蚀钢端面进行打磨，保证端面光泽、平整；

步骤1.2、为提高焊接质量，电极夹持部位需打磨，打磨后耐腐蚀钢表面使用丙酮去油；

步骤2、将待焊耐腐蚀钢进行闪光对焊：

步骤2.1、将待焊耐腐蚀钢夹持于闪光对焊机的电极上，保证耐腐蚀钢的两端面间隙在0.1-2mm；

步骤2.2、设定焊接参数，依次经过闪光阶段、顶锻阶段、休止阶段，采用焊接的方式将待焊耐腐蚀钢焊接在一起；