本發明專利技術涉及一種焊接接頭強韌性優良的80mm厚E36海洋工程用鋼的埋弧焊接工藝，采用與強韌性優良的海洋工程用鋼板E36相匹配的焊接材料，母材的下屈服強度ReL360～390MPa，抗拉強度Rm530～560MPa，延伸率A30～45%，-40℃沖擊功Akv＞200J；埋弧焊坡口采用對稱K型坡口；焊前預熱80℃，并對埋弧焊劑進行150℃×2h處理；對厚度為80mm+80mm組合鋼板對接接頭采用多層多道埋弧焊焊接，焊縫層間溫度為80～200℃。本發明專利技術焊接接頭具有優良的綜合力學性能，實用性強，適合于大型海洋結構及船舶焊接的推廣。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋼鐵材料焊接領域，特別是涉及一種焊接接頭強韌性優良的80mm厚E36海洋工程用鋼的埋弧焊焊接工藝。
技術介紹
隨著全球石油天然氣能源需求的急劇增長、陸地資源日益枯竭和開采的難度日益加大，廣闊的海洋已經成為全球石油天然氣資源開采新的增長點，海洋工程裝備制造業也日益成為世界各國著力發展的重點領域。我國海洋石油及天然氣開發步伐逐步向深海邁進，大型海洋采油平臺將會得到迅速發展，對采油平臺用鋼的厚度規格及強韌性也要求越來越高。海洋采油平臺在開發油氣田工程中起著支撐所有設備及井架的作用，屬于持續承受重壓的大型構件，其重要性不言而喻。同時，海洋采油平臺的工作條件也很苛刻，服役時·間跨越四季，工作環境溫差變化較大，在冬季更要經受低溫的考驗。隨著鋼材強度的提高，對鋼材的焊接質量要求也隨之提高，焊接是海洋結構用鋼必須經歷的一個重要的工藝過程，焊接接頭是海洋結構的重要組成部分，其質量直接影響到海洋結構的使用安全性和可靠性。特別是厚規格的海洋工程用鋼板，其焊接接頭性能更是難以保證，這給海洋平臺的焊接施工帶來了困難。為了適應我國當前對能源戰略的迫切需要，開發出強韌性優良的海洋工程用特厚鋼板并解決其焊接關鍵技術，對于完善我國能源體系、獨立開發深海油氣資源及保證國家能源安全具有重要意義。由于海洋平臺服役環境十分惡劣，除承受重力載荷外，還受到海浪、潮流、臺風、季風、溫差等海洋環境的影響，這就需要海洋平臺用鋼的焊接接頭具有良好的強度和韌性匹配。為確保海洋平臺用鋼E36的制造和運行安全，對80mm厚E36鋼焊接接頭的力學性能要求嚴格。焊接接頭的拉伸性能要求不低于母材，對接接頭各部位的低溫韌性Akv-40°C^50Jo該技術要求是目前我國海洋結構用鋼中最高的，也是世界先進水平。焊接接頭的強韌性是由成分及焊接熱循環等條件決定的，不同的焊接工藝會導致焊縫和熱影響區產生不同的組織，從而得到不同的強韌性能。焊接熱輸入量是影響焊接接頭低溫沖擊韌性的關鍵。在較大焊接熱輸入條件下，焊縫金屬產生粗大的先共析鐵素體，而粗晶區產生粗大的粒狀貝氏體，這是焊接接頭低溫沖擊韌性降低的主要原因。較小的熱輸入雖然不會強烈惡化焊接接頭的低溫韌性，但是小熱輸入量的焊接效率低。根據焊接熱輸入量的計算公式，焊接線能量與焊接電流和電壓成正比、與焊接速度成反比，且焊接線能量對焊接速度更敏感。為防止E36海洋工程用鋼焊接接頭的脆化問題，合理匹配焊接材料、控制焊接熱輸入量、優化焊接工藝參數是技術關鍵。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提出一種80mm厚E36海洋工程用鋼的埋弧焊接工藝，焊接接頭強韌性優良，焊后免除熱處理，焊接接頭力學性能優良和焊接效率較高。本專利技術解決以上技術問題的技術方案是 一種80mm厚E36海洋工程用鋼的埋弧焊接工藝，包括以下步驟 (-)采用與強韌性優良的海洋工程用鋼板E36相匹配的焊接材料，母材的下屈服強度ReL 360 390MPa，抗拉強度 Rm 530 560MPa，延伸率 A 30 45%，-40°C沖擊功 Akv >200J； ㈡坡口型式為對稱K型坡口； ㈢埋弧焊接工藝參數焊前預熱，并對埋弧焊劑進行150°C X 2h處理，焊接電流450 750A，焊接電壓28 34V，焊接速度28 50cm/min，焊接熱輸入量15 50kJ/cm ;對厚度 為80mm+80mm組合鋼板對接接頭采用多層多道埋弧焊焊接，其焊縫層間溫度控制在80 200。。。本專利技術進一步限定的技術方案是 本專利技術步驟㈠中，選用匹配的焊絲，直徑為Φ4πιπι，抗拉強度大于570MPa，焊劑為880M。步驟㈡中，K型坡口的正面坡口和反面坡口斜邊角度均為45° 50°，根部不留鈍邊，坡口裝配間隙為2 3_。步驟㈢中，焊前預熱溫度為80°C。本專利技術所采用的焊絲化學成分及重量百分比為C :0.06 O. 16%，Mn :0. 9 I.4%, Si 0. 35 O. 75%, S :彡 O. 03%, P :彡 O. 03%, Ti 0. 03 O. 17%, Cu :彡 O. 35%，余量為Fe及不可避免雜質。本專利技術所述焊接接頭強韌性優良的80mm厚E36海洋工程用鋼焊接接頭部位的力學性能為抗拉強度Rm 530MPa，接頭側彎d=3a，180°合格，鋼板表層和1/2厚度的焊縫、熔合線及線外2mm、5mm處-40°C沖擊功Akv ^ 50J,焊接接頭拉伸試驗斷裂位置為母材，接頭各部位-10 °C CTOD特征值>0. 50mm。上述焊接接頭強韌性優良的80mm厚E36海洋工程用鋼詳細的焊接工藝方案制定及理由如下 ⑴焊接材料 針對所述鋼，在選用焊接材料時，首先考慮的是焊縫金屬的強度和_40°C沖擊韌性與母材盡可能匹配，選用埋弧焊絲抗拉強度Rm ^ 570MPa，所用焊絲化學成分及重量百分比為C :0. 06 O. 16%, Mn :0. 9 I. 4%, Si :0. 35 O. 75%, S ·.( O. 03%, P ·.( O. 03%, Ti :0. 03 O. 17%, Cu :彡O. 35%，余量為Fe及不可避免雜質。配燒結劑880M作為焊接材料，形成的焊縫金屬純凈度較高，且焊縫組織以細小的針狀鐵素體為主，強韌性兼備；所選用埋弧焊絲配880M焊劑熔敷金屬的力學性能抗拉強度彡570MPa,屈服強度RpO. 2彡470MPa,延伸率A彡31%, _60°C沖擊功Akv彡47J。⑵焊接預熱溫度 本專利技術按EN10225-2009附錄G標準的規定進行可控熱拘束(CTS)試驗，用于評價鋼材焊接熱影響區氫致裂紋敏感性；按API RP 2Z-2005標準進行斜Y坡口焊接裂紋試驗(又稱小鐵研試驗)，用于評價對接接頭焊接熱影響區根部裂紋敏感性；按EN10225-2009附錄F標準的規定進行表面堆焊硬度試驗，用于評價鋼材焊接冷裂紋傾向。通過不預熱及不同焊前預熱溫度的上述試驗，確定所用焊接接頭強韌性優良的80mm厚E36海洋工程用鋼低拘束條件下不預熱焊接可防止焊接冷裂紋的產生；高拘束條件下應進行80°C的低溫預熱。⑶焊接熱輸入量 由于焊接熱輸入量變化影響焊接熱循環過程，從而對焊接接頭的焊縫金屬和熱影響區的組織和力學性能帶來影響。本專利技術研究了不同焊接熱輸入量對80_厚E36埋弧焊對接接頭力學性能的影響，分別對焊接接頭焊縫金屬的拉伸性能、焊接接頭各部位_40°C夏比V型缺口沖擊功和-10°C CTOD值進行了測定。結果表明，焊接熱輸入量在15 50kJ/cm條件下，80mm厚強韌性優良的E36海洋工程用鋼埋弧焊焊接接頭力學性能抗拉強度Rm ^ 542MPa，屈服強度ReL彡368MPa，延伸率A彡32%，-40°C沖擊功Akv彡101J, -10°C CTOD特征值>O.50mmo本專利技術的有益效果是 ⑴本專利技術滿足低溫條件下焊接接頭強韌性優良的80_特厚E36海洋工程用鋼的焊接 關鍵技術。采用合適的焊接材料和焊接工藝能夠保證焊接接頭強度不低于母材和_40°C沖擊韌性遠高于50J的高標準設計要求，焊接接頭具有優良的強韌性匹配。⑵本專利技術實現了大型海洋工程用80mm特厚E36鋼板對接接頭埋弧焊制造過程焊前低溫預熱，焊本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種80mm厚E36海洋工程用鋼的埋弧焊接工藝，其特征在于：包括以下步驟：㈠采用與強韌性優良的海洋工程用鋼板E36相匹配的焊接材料，母材的下屈服強度ReL？360～390MPa，抗拉強度Rm？530～560MPa，延伸率A？30～45%，？40℃沖擊功Akv＞200J；㈡坡口型式為對稱K型坡口；㈢埋弧焊接工藝參數：焊前預熱，并對埋弧焊劑進行150℃×2h處理，焊接電流450～750A，焊接電壓28～34V，焊接速度28～50cm/min，焊接熱輸入量15～50kJ/cm；對厚度為80mm+80mm組合鋼板對接接頭采用多層多道埋弧焊焊接，其焊縫層間溫度控制在80～200℃。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧偉，崔強，李麗，車馬俊，吳年春，尹雨群，劉朝霞，李恒坤，
申請(專利權)人：南京鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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