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CN108637603A - 一种提高x70热煨弯管焊接接头低温冲击韧性的方法 - Google Patents

一种提高x70热煨弯管焊接接头低温冲击韧性的方法 Download PDF

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Abstract

一种提高X70热煨弯管焊接接头低温冲击韧性的方法，属于管线钢技术领域。先选择X70级管线钢，要求碳当量Ceq：0.35～0.44；冷裂系数Pcm≤0.24；采用手工焊条电弧焊焊接方法，焊条直径2.5mm～5.0mm，焊接过程中控制层间温度≤150℃，热输入20～33kJ/cm；焊后进行中频感应整体加热弯制，加热温度900～1050℃，推进速度40～90mm/min；最后进行淬火和回火处理。优点在于，提高了焊缝中心和热影响区在‑45℃下的冲击韧性，保证了X70级热煨弯管在低温环境下的服役性能。

Description

一种提高X70热煨弯管焊接接头低温冲击韧性的方法
技术领域
本发明属于管线钢技术领域，特别涉及一种提高X70热煨弯管焊接接头低温冲击韧性的方法。尤其涉及一种具有高的低温冲击韧性的X70级管线钢热煨弯管的制作方法。
背景技术
长输管线建设过程中，作为改变管线方向的热煨弯管具有广泛的应用。X70管线钢以其稳定的性能在西气东输二线、陕京四线和中俄东线等油气管道中广泛应用，特别是中俄东线穿越极寒地区，对管线钢低温韧性具有更高的要求。热煨弯管的制造过程中，需要进行整体淬火+回火或者局部淬火+整体回火，可能恶化X70管线钢母材和焊接接头的性能。从控制奥氏体晶粒长大的角度，应降低淬火加热温度，从热变形成型的角度，应提高加热温度，同时后续的回火温度对强度和韧性匹配有重要影响，回火温度过低，韧性较差，回火温度过高，强度较低。焊接接头作为热为弯管性能最薄弱的环节，成分和性能较复杂，热处理后性能能否满足要求对管件整体具有重要影响。
目前的X70级热煨弯管制作方法，焊缝中心、热影响区和母材的冲击韧性可以满足-20℃下低温冲击，无法满足-45℃冲击韧性要求。
所以发明一种焊缝中心、热影响区和母材可以满足-45℃冲击韧性要求的X70级热煨弯管制作方法具有重要的工程应用意义。
发明内容
本发明的目在于提供一种提高X70热煨弯管焊接接头低温冲击韧性的方法，解决了热煨弯管焊缝中心、热影响区和母材在-45℃冲击韧性差的问题。并且抗拉强度满足要求。
一种提高X70热煨弯管焊接接头低温冲击韧性的方法，具体步骤及参数如下：
1、选择X70级管线钢，成分组成质量百分比要求：C：0.06～0.09％；Si：0.1～0.35％；Mn：1.3～1.8％；P≤0.015％；S≤0.005％；Nb：0.03～0.06％；Ti：0.01～0.03％；Al：0.015～0.04％；V：0～0.05％；Ni：0.02～0.06％；Mo：0.1～0.3％；Cu≤0.3％；Cr≤0.3％；余量为Fe；碳当量Ceq：0.35～0.44；冷裂系数Pcm≤0.24；
2、焊接制管，采用手工焊条电弧焊焊接方法，焊条熔敷金属成分质量百分比为：C：0.06～0.12％；Si：0.2～0.6％；Mn：1.25～1.75％；P≤0.035％；S≤0.035％；Cr≤0.04％；Ni≤0.05％；余量为Fe；焊条直径2.5mm～5.0mm，焊接过程中控制层间温度≤150℃，热输入20～33kJ/cm；
3、将采用手工焊条电弧焊焊接方法得到直焊缝母管进行中频感应整体加热弯制，加热温度900～1050℃，推进速度40～90mm/min，冷却方式为喷水冷却；
4、对步骤3中获得弯管进行淬火处理：加热仪器为箱式电阻炉，淬火温度900～1000℃，最高温度保温时间t＝1.2～1.6D分钟，D为管壁厚度，单位mm，采用水浴冷却到室温；
5、对步骤4淬火处理的弯管进行回火处理：加热仪器为箱式电阻炉，回火温度500～600℃，最高温度保温时间60～120min，空冷到室温。
所述方法获得的X70级热煨弯管母材与焊接接头综合性能为：抗拉强度：母材≥680MPa，焊接接头≥660Mpa；-45℃夏比冲击功：母材≥160J，焊缝中心≥50J，热影响区≥120J。
本发明的优点在于，采用手工焊条电弧焊方法进行制管，相比于埋弧制管方法，手工焊条电弧焊方法制管虽然降低了生成效率，但是提高了焊缝中心和热影响区在-45℃下的冲击韧性，保证了X70级热煨弯管在低温环境下的服役性能。
具体实施方式
实施例1
1.选用X70级管线钢，成分组成质量百分比为：C 0.073％；Si 0.0.23％；Mn1.46％；P 0.01％；S 0.002％；Nb 0.043％；Ti 0.02％；Al 0.032％；V 0.04％；Ni 0.53％；Mo 0.21％；Cu≤0.018％；Cr≤0.04％；余量为Fe；碳当量Ceq 0.41；冷裂系数Pcm≤0.18；
2.焊接制管，采用手工焊条电弧焊焊接方法，焊条熔敷金属成分质量百分比为：C0.079％；Si 0.3％；Mn 1.38％；P 0.014％；S 0.004％；Cr 0.028％；余量为Fe。焊条直径4.0mm，焊接过程中控制层间温度≤150℃，焊接热输入≤33kJ/cm；
3.将直焊缝母管进行中频感应整体加热弯制，加热温度1000℃，推进速度60mm/min，喷水冷却；
4.对步骤3中获得弯管进行淬火处理：加热仪器为箱式电阻炉，淬火温度950℃，最高温度保温时间60min，采用水浴冷却到室温；
5.对步骤4淬火处理的弯管进行回火处理：加热仪器为箱式电阻炉，回火温度550℃，最高温度保温时间90min，空冷到室温。
最终获得的X70级热煨弯管母材与焊接接头性能如下：抗拉强度均值：母材705MPa，焊接接头678Mpa；-45℃夏比冲击功均值：母材218J，焊缝中心136J，热影响区202J。综合性能优异，可在最低温度为-45℃环境下服役。

Claims (2)

1.一种提高X70热煨弯管焊接接头低温冲击韧性的方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：
1)选择X70级管线钢，成分组成质量百分比要求：C：0.06～0.09％；Si：0.1～0.35％；Mn：1.3～1.8％；P≤0.015％；S≤0.005％；Nb：0.03～0.06％；Ti：0.01～0.03％；Al：0.015～0.04％；V：0～0.05％；Ni：0.02～0.06％；Mo：0.1～0.3％；Cu≤0.3％；Cr≤0.3％；余量为Fe；碳当量Ceq：0.35～0.44；冷裂系数Pcm≤0.24；
2)焊接制管，采用手工焊条电弧焊焊接方法，焊条熔敷金属成分质量百分比为：C：0.06～0.12％；Si：0.2～0.6％；Mn：1.25～1.75％；P≤0.035％；S≤0.035％；Cr≤0.04％；Ni≤0.05％；余量为Fe；焊条直径2.5mm～5.0mm，焊接过程中控制层间温度≤150℃，热输入20～33kJ/cm；
3)将采用手工焊条电弧焊焊接方法得到直焊缝母管进行中频感应整体加热弯制，加热温度900～1050℃，推进速度40～90mm/min，冷却方式为喷水冷却；
4)对步骤3)中获得弯管进行淬火处理：加热仪器为箱式电阻炉，淬火温度900～1000℃，最高温度保温时间t＝1.2～1.6D分钟，D为管壁厚度，单位mm，采用水浴冷却到室温；
5)对步骤4)淬火处理的弯管进行回火处理：加热仪器为箱式电阻炉，回火温度500～600℃，最高温度保温时间60～120min，空冷到室温。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法获得的X70级热煨弯管母材与焊接接头综合性能为：抗拉强度：母材≥680MPa，焊接接头≥660Mpa；-45℃夏比冲击功：母材≥160J，焊缝中心≥50J，热影响区≥120J。
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