一种冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法技术

技术编号：44656164 阅读：8 留言：0更新日期：2025-03-17 18:48

本发明专利技术公开了一种冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，该冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，在海洋立管焊接接头的打底层由冷金属过渡焊接，填充层和盖面层为熔化极气体保护焊接，焊接包括以下步骤：基于海洋立管的材料和管径壁厚，获取用于焊接海洋立管的坡口；将待焊的两个管道母材组装后，对坡口进行清洁；根据单面焊双面成型的方法，从外部对海洋立管进行多层多道焊接，依次进行冷金属过渡打底焊接、熔化极气体保护焊接进行填充焊接和盖面焊接，获取焊接完成的海洋立管。本发明专利技术提供的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法通过冷金属过渡焊接得到的焊缝根部平整美观，应力集中小，疲劳寿命能够得到有效提高。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海洋立管焊接，尤其涉及一种冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法。

技术介绍

1、在深水海域油气资源的勘探和开发和运输过程中均需要依靠海底管道和海洋立管来实现开采后的油气资源的长远距离输送。随着水深的增加和立管长度的增长，海洋环境将会更加复杂和恶劣，受风、浪、流等海洋环境因素影响，海洋立管焊接接头长期处于交变载荷的作用会造成疲劳破坏，使得立管的疲劳寿命和安全使用寿命将会显著缩短。如何提高海洋立管焊接接头的疲劳寿命成为了当前深水油气资源输送急需解决的问题。

2、海洋立管焊接接头尤其是打底层的焊根处，由于其焊接结构不连续性和微观组织不均匀性而成为了焊接接头主要的应力集中区，促进了疲劳裂纹的快速萌生和拓展，导致该部位也成为了海洋立管的潜在裂纹源和优先失效的位置，使得疲劳破坏往往起源于此处；目前的焊接方法能得到成型较好的焊缝，但存在根部应力集中较大、热影响区较宽和焊接效率低下等问题和不足，不仅严重威胁和恶化海洋立管的力学性能和疲劳寿命，还会显著增加海上施工的成本和费用。

3、因此，亟需设计一种冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，解决以上提到的海洋立管接头焊接的问题。

技术实现思路

1、为解决
技术介绍
中提及的立管根部应力集中较大、热影响区较宽和焊接效率低下等问题和不足，不仅严重威胁和恶化海洋立管的力学性能和疲劳寿命，还会显著增加海上施工的成本和费用的技术问题，提供一种冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，以解决海洋立管接头焊接的问题。</p>

2、为实现上述目的，本专利技术的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法的具体技术方案如下：

3、一种冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，在海洋立管焊接接头的打底层由冷金属过渡焊接，填充层和盖面层为熔化极气体保护焊接，焊接包括以下步骤：

4、s1、基于海洋立管的材料和管径壁厚，获取用于焊接海洋立管的坡口；

5、s2、将待焊的两个管道母材组装后，对坡口进行清洁；

6、s3、根据单面焊双面成型的方法，从外部对海洋立管进行多层多道焊接，依次进行冷金属过渡打底焊接、熔化极气体保护焊接进行填充焊接和盖面焊接，获取焊接完成的海洋立管。

7、进一步，s1中，在获取坡口的过程中，坡口为u型窄间隙坡口，钝边厚度在1.3至1.8mm，上坡口角度3至10度，采用r3-r5过渡。

8、进一步，s2中，在对坡口进行清洁的过程中，使用酒精或丙酮擦拭坡口表面去除油污。

9、进一步，s3中，在从外部对海洋立管进行多层多道焊接的过程中，层间距为3至5mm，每层焊缝焊完后进行清渣处理。

10、进一步，s3中，冷金属过渡打底焊接的焊接参数包括：焊接电压为10至12v，焊接电流为180至200a，焊接速为400至600mm/min，送丝速度为6m/min，保护气为82%氩气和18%二氧化碳气体，气体流速20l/min。

11、进一步，s3中，熔化极气体保护焊接进行填充焊接的焊接参数包括：焊接电压为22至24v，焊接电流为220至240a，焊接速度为400至600mm/min，送丝速度为12至14m/min，保护气为82%氩气+18%二氧化碳气体，气体流速为20l/min。

12、进一步，s3中，熔化极气体保护焊接盖面层的焊接参数包括：焊接电压为22至24v，焊接电流为170至190a，焊接速度为400至600mm/min，送丝速度为8至10m/min，保护气为82%氩气+18%二氧化碳气体，气体流速为20l/min。

13、进一步，海洋立管的打底层焊接采用冷金属过渡焊接进行打底焊接工艺，海洋立管的装配间隙控制在0mm。

14、进一步，在进行熔化极气体保护焊接的过程中，第一层采用单道焊，后续焊层采用分道焊接方式进行填充，以保证良好的焊缝成型效果。

15、进一步，通过熔化极气体保护焊接进行盖面焊接的过程前，当焊道填充距离管道外壁1至3mm时，进行熔化极气体保护盖面焊接。

16、本专利技术的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法具有以下优点：

17、通过冷金属过渡焊接，使海洋立管焊缝成型及质量好，冷金属过渡焊接将送丝运动与短路过渡结合在一起，能够实现稳定的电弧控制，精确的能量输入，得到的焊缝根部平整美观，焊根处余高几乎为0，应力集中小，疲劳裂纹萌生与扩展困难，疲劳寿命能够得到有效提高。

18、本申请焊缝晶粒细小且热影响区窄，冷金属过渡焊接在短路过渡的瞬间，电流为0，提供的焊接热输入比传统的熔化极气体保护焊接更小，焊缝晶粒更加细小，热影响区较窄，微观组织相对均匀，通过冷金属过渡焊接打底焊接的焊缝根部具有优异的疲劳性能，并且通过冷金属过渡焊接进行打底焊接的立管接头腐蚀疲劳性能得到了巨大提升。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，在海洋立管焊接接头的打底层由冷金属过渡焊接，填充层和盖面层为熔化极气体保护焊接，焊接包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，S1中，在获取坡口的过程中，坡口为U型窄间隙坡口，钝边厚度在1.3至1.8mm，上坡口角度3至10度，采用R3-R5过渡。

3.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，S2中，在对坡口进行清洁的过程中，使用酒精或丙酮擦拭坡口表面去除油污。

4.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，S3中，在从外部对海洋立管进行多层多道焊接的过程中，层间距为3至5mm，每层焊缝焊完后进行清渣处理。

5.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，S3中，冷金属过渡打底焊接的焊接参数包括：焊接电压为10至12V，焊接电流为180至200A，焊接速为400至600mm/min，送丝速度为6m/min，保护气为8

6.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，S3中，熔化极气体保护焊接进行填充焊接的焊接参数包括：焊接电压为22至24V，焊接电流为220至240A，焊接速度为400至600mm/min，送丝速度为12至14m/min，保护气为82%氩气+18%二氧化碳气体，气体流速为20L/min。

7.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，S3中，熔化极气体保护焊接盖面层的焊接参数包括：焊接电压为22至24V，焊接电流为170至190A，焊接速度为400至600mm/min，送丝速度为8至10m/min，保护气为82%氩气+18%二氧化碳气体，气体流速为20L/min。

8.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，海洋立管的打底层焊接采用冷金属过渡焊接进行打底焊接工艺，海洋立管的装配间隙控制在0mm。

9.根据权利要求7所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，在进行熔化极气体保护焊接的过程中，第一层采用单道焊，后续焊层采用分道焊接方式进行填充，以保证良好的焊缝成型效果。

10.根据权利要求7所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，通过熔化极气体保护焊接进行盖面焊接的过程前，当焊道填充距离管道外壁1至3mm时，进行熔化极气体保护盖面焊接。

...

【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，s1中，在获取坡口的过程中，坡口为u型窄间隙坡口，钝边厚度在1.3至1.8mm，上坡口角度3至10度，采用r3-r5过渡。

3.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，s2中，在对坡口进行清洁的过程中，使用酒精或丙酮擦拭坡口表面去除油污。

4.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，s3中，在从外部对海洋立管进行多层多道焊接的过程中，层间距为3至5mm，每层焊缝焊完后进行清渣处理。

5.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，s3中，冷金属过渡打底焊接的焊接参数包括：焊接电压为10至12v，焊接电流为180至200a，焊接速为400至600mm/min，送丝速度为6m/min，保护气为82%氩气和18%二氧化碳气体，气体流速20l/min。

6.根据权利要求1所述的冷金属过渡焊接工艺的立管高疲劳寿命焊接方法，其特征在于，s3中，熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙有辉，刘永贞，杨晓飞，李黎霞，马力顺，武晓刚，李子轩，舒欣欣，李连波，刘博，黄江中，刘海林，陈一鸣，
申请(专利权)人：海洋石油工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人