将一个或多个钢部件的两个边缘彼此焊接起来的、在焊接步骤之后包括热处理步骤的方 ...的制作方法
【专利摘要】本申请描述了一种将两个部件彼此焊接起来的方法(22)，所述两个部件由具有高热机械屈服强度的钢制成，所述焊接方法(22)包括焊接步骤(24)，其中，产生焊道，从而导致出现受热影响区域(ZAT)。方法(22)还包括热处理步骤(28)，其包括加热步骤(281)，在此期间，焊道和ZAT的至少一部分被逐步加热到处理温度(T)，然后是保持步骤(282)，其中，焊道和ZAT的所述部分保持在处理温度(T)，然后是冷却步骤(283)，其中，ZAT和焊道逐步冷却，并且在介于7.5秒和8.5秒之间的时间(T8/5)内从所述部件的钢的奥氏体转变结束温度达到马氏体转变结束温度，并且在小于15.5秒的时间(T8/4)内从奥氏体转变结束温度达到马氏体转变结束温度。本申请还描述了利用这种方法获得的压力管道。
【专利说明】将一个或多个钢部件的两个边缘彼此焊接起来的、在焊接步骤之后包括热处理步骤的方法:利用这种方法获得的压力管道
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将一个或多个钢制部件的两个边缘焊接在一起的方法。
[0002]更具体地说，本发明涉及一种用于将一个或多个部件的两个边缘焊接在一起的方法，所述部件或各个部件由高热机械屈服强度钢制成，其成分同时满足以下条件:
-0.02% ^ C ^ 0.12%，C是钢的碳质量含量，其由重量百分比来表示，和-0.20% ( C+ (Mn+Mo) /10+ (Cr+Cu) /20+Ν?/40 ( 0.505%，其中 C、Mn、Mo、Cr、Cu 和 Ni分别是钢中的碳、锰、钼、铬、铜和镍的质量含量，其由重量百分比来表示，
所述焊接方法包括焊接步骤，在此期间产生了焊道，焊道由填充金属产生，所述焊道使两个边缘牢固地连接在一起，所述焊道的产生导致出现受热影响区域或ZAT，受热影响区域或ZAT由该部件的在所述焊道附近的钢生成。
【背景技术】
[0003]本发明的领域致力于高热机械屈服强度钢的领域。
[0004]这种类型的钢呈现等同于所谓“淬火-回火(QT) ”钢的机械特性，但具有比后者更低的碳含量。这同淬火-回火钢相比尤其反映在更有利的可焊性方面。
[0005]产生高热机械屈服强度钢的方法，其特征在于，在轧制操作之前，在某一温度下执行热轧操作，该温度调节到低于奥氏体晶粒的再结晶温度且高于固态相变起始温度。
[0006]该操作之后进行加速冷却，加速冷却受到控制以获得马氏体结构，其中贝氏体含量低于10%，甚至低于5%。
[0007]因为冷轧循环的精确控制，因而高热机械屈服强度钢容易在原淬火状态下使用，也就是说在淬火之后立即使用。
[0008]因为这些有利的特性，高热机械屈服强度钢用于许多目的，例如在意图运送加压流体的压力管道的领域，并且压力管道由许多焊接在一起的高热机械屈服强度钢部件制成，并且/或者其部件由自身折叠起来然后焊接在一起的板制成。
[0009]为了获得这种压力管道，通常执行例如之前所述的那些焊接方法，以生产出各个部件，并将这些部件焊接在一起。这种方法通常包括焊接后应力消除热处理步骤，其目的是减少焊道中以及焊道附近的金属中的残留张力。
[0010]然而，这种焊接方法存在一个缺点。
[0011]实际上，当将一个或多个高热机械屈服强度钢部件的边缘焊接在一起时，位于焊道附近的钢被升高至某一高温。其然后遭遇变形和再结晶，之后进行冷却，在此期间，其冶金结构发生变化。这尤其在压力管道的部件的这个区域导致退化的机械特性。
[0012]现在，应力消除热处理使其只能减少由于填充金属的温度而引起的材料局部变形所产生的残留张力，但没有补偿因为受热影响区域(ZAT)中的钢的冶金结构的变化而引起的机械特性的退化。
[0013]本发明的目的是提出一种焊接方法，其不存在这个缺点。
【发明内容】
[0014]为此，本发明涉及一种上述类型的焊接方法，其特征在于，其在焊接步骤之后还包括热处理，所述热处理包括:
-加热步骤，在此期间，焊道和ZAT的至少一部分被逐步加热至处理温度，处理温度低于所述部件或各个部件的钢的再结晶温度，并且高于所述钢的奥氏体化温度，然后-保持步骤，在此期间，将焊道和ZAT的所述部分保持在所述处理温度下，然后-冷却步骤，在此期间，ZAT和焊道被逐步冷却，并在小于10秒，且优选基本上等于8秒的时间内从部件的钢的奥氏体转变结束温度达到马氏体转变起始温度，并且在小于15.5秒，且优选等于15秒的时间内从奥氏体转变结束温度达到马氏体转变结束温度。
[0015]根据本发明的其它方面，该方法包括一个或多个以下单独采取或以任何可能的技术组合形式而采取的技术特征:
-所述焊接和ZAT的部分包含在给定长度的材料区域中，该材料区域的中心在焊道上，从焊道延伸于所述部件或各个部件上，在1.5cm至2.5cm之间且优选基本上等于2cm的距离上延伸，并且具有在4mm至1mm之间的厚度；
-焊道和ZAT被划分成多个部分，各个部分属于一个材料区域，所述加热、保持和冷却步骤连续地在各个材料区域上执行；
-在加热步骤期间，所有材料区域被同时逐步加热，在保持步骤期间，所有材料区域的温度同时保持在处理温度下，并且在冷却步骤期间，所有材料区域被同时冷却；
-处理温度比所述钢的奥氏体化温度高50°C，也就是说，所述处理温度高于1035°C ;
-在加热步骤期间，焊道和ZAT的至少一部分以大于或等于100°C /s的加热速度进行加热；
-保持步骤具有在0.5秒至1.5秒之间，且优选基本上等于I秒的持续时间；
-所述部件或各个部件由钢制成，其屈服强度Rp0.2大于500MPa，并且其拉伸强度Rm大于 550MPa ；
-所述部件或各个部件的钢还满足条件0.04 < C < 0.08，其中C是所述部件或各个部件的钢中的碳质量含量，其由重量百分比来表示；
-所述部件或各个部件的钢还满足条件0.20 ^C+ (Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu) /20 +Ni/40 ( 0.30，其中C、Mn、Mo、Cr、Cu和Ni分别是钢中的碳、锰、钼、铬、铜和镍的含量，其由重量百分比来表示；
-在热处理步骤期间，焊道和ZAT的至少一部分至少通过感应进行加热。
[0016]此外，本发明还涉及一种意图运送加压液体的压力管道，其特征在于，其包括通过上述焊接方法而焊接在一起的两个部件，或者通过上述焊接方法形成的部件。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]通过阅读以下纯粹作为非限制性的示例而给出的详细说明，并且参照附图，本发明将得到更好的理解，其中:
-图1是根据本发明的压力管道的示意图； -图2是在图1的压力管道的两个部件之间的焊接区域的沿着平面1-1的示意图；
-图3是根据本发明的焊接方法的方框图；
-图4是在图3的焊接方法期间，图2的焊接区域中的温度变化的示意图；且 -图5是通过根据本发明的一个变体的焊接方法而获得的焊接区域的示意图。
【具体实施方式】
[0018]参照图1，根据本发明的压力管道10意图用于运送加压液体，例如水，并且包括由高热机械屈服强度钢制成的多个部件12。
[0019]如之前指出的那样，高热机械屈服强度钢呈现接近所谓淬火-回火钢，后文中称之为“QT钢”的机械特性，但具有相当低的碳含量。
[0020]这反映在这些高热机械屈服强度钢对于焊接的良好的匹配性方面。
[0021]高热机械屈服强度钢的产生不同于QT钢之处在于，其包括在轧制操作之前以某一温度执行热轧操作，该温度低于奥氏体晶粒的再结晶温度，且高于固态相变起始温度。这种第二轧制操作本身后随冷却操作，其被加速并受到控制，以获得马氏体结构，其具有低的贝氏体含量，例如小于10%，且优选小于5%。
[0022]高热机械屈服强度钢被称为“淬火”钢，也就是说它们满足在淬火之后立即使用的条件。
[0023]在下文中，“高屈服强度”应理解为意味着所关注的钢的屈服强度大于460MPa。
[0024]参照图1，作为非限制性示例给出的压力管道10包括一连串并列部件12，两个连续部件12的两个边缘13在焊接区域14中被一起焊接。
[0025]各个部件12由高热机械屈服强度钢制成。
[0026]更具体地说，各个部件12由其成分同时满足以下条件(A)的高热机械屈服强度钢制成:
-0.02% ^ 0.12%，其中C是高热机械屈服强度钢的碳含量，其由重量百分比来表不，和
-0.20% ^ C+ (Mn+Mo) /10+ (Cr+Cu) /20+Ν?/40 ( 0.505%，其中 C、Mn、Mo、Cr、Cu 和 Ni 分别是高热机械屈服强度钢中的碳、锰、钼、铬、铜和镍的质量含量，其由重量百分比来表示。
[0027]该部件的高屈服强度钢的成分优选满足至少以下其中一个条件:
-0.04 彡 C 彡 0.08，和
-0.20 ^ C+(Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu)/20 + Ni/40 彡 0.30。
[0028]满足条件(A)的高热机械屈服强度钢呈现基本上等于1200°C的再结晶温度和基本上等于985°C的奥氏体化温度(其被称为AC3)。此外，优选使用呈现大于500MPa的屈服强度Rp0.2和大于550MPa的拉伸强度Rm的钢。
[0029]管道10的所有部件12优选具有满足条件(A)的相同成分。
[0030]此外，管道10的部件12的钢的成分通常满足所有以下条件，其通常具有高热机械屈服强度钢:
Si 彡 0.600 ；Mn 彡 2.10 ；P 彡 0.02 ；S 彡 0.008 ；A1 彡 0.20 ；Cr 彡 1.50 ；Ni ^ 2.00 ；Mo ( 0.50 ；V ( 0.20 ；Nb ( 0.09 ；Ti彡(λ 22 ;且B彡0.005，其中“Ε”对应于金属中的元素
“Ε”的重量百分比，其余是由于制造而产生的杂质。
[0031]作为一种变体，管道10的至少两个部件12具有相互不同的满足条件(A)的成分。
[0032]各个部件12具有通常管状的形式，并且由满足条件(A)的高热机械屈服强度钢制成。
[0033]各个部件12具有外表面和内表面，外表面意图在架空管道的情况下与空气相接触或者在埋设管道的情况下与岩石或混凝土相接触，并且内表面意图与压力管道10所运送的流体相接触。
[0034]各个部件12要么是钢板，或者是由锻造生产的部件或由轧制生产的部件。
[0035]例如，至少管道10的其中一个部件12由满足条件⑷的钢板制成，其经过轧制然后进行弯曲。然后将板的纵向边缘焊接在一起，从而形成所述部件。
[0036]各个部件12具有在1mm至10mm之间的厚度e。
[0037]部件12具有在I至6m之间的直径以及在Im至1m之间的长度。同一个管道的被焊接在一起的部件12在其焊接区域14中具有基本相同的直径。
[0038]图2显示了分别属于压力管道10的两个部件12的两个边缘13之间的焊接区域14ο
[0039]焊接区域14包括Y-形态焊道16和受热影响区域18，后文中被称为“ΖΑΤ” 18。
[0040]焊道16对应于将两个边缘13固定在一起的接头。焊道16在部件12的整个厚度e上延伸。
[0041]实际上，为了改善这两个部件12的焊接品质，在两个部件12的边缘13上形成了斜面19，从而促进了填充金属在这两个边缘13之间通过，并防止在焊道16中形成气穴。
[0042]焊道16由填充金属组成，其具有满足条件(A)的成分，但其贵金属钼Mo和镍Ni的质量含量大于部件12的基体金属的质量含量。
[0043]填充金属通常具有以下由重量百分比来表示的成分:C=0.13 ；Mn=l.7 ；Ni=2.1 ；Mo=0.6 ；Cr=0.3。然后选择基体金属的成分，使得保证焊接接头的机械特性。
[0044]对于部件12的两个边缘13的焊接，填充金属最初被升高至比其熔点更高的温度，然后以液体形式设置于彼此相向放置的两个边缘13的结合处。填充金属扩散并填充因而受两个部件12所限制的Y形空间，然后进行冷却。在冷却期间，填充金属固化，然后硬化以形成焊道16，然后在整个厚度e上使两个边缘13牢固地连接在一起。
[0045]ZAT18涉及两个部件12，并且包括多个区域20，区域20在焊道16的成形期间由于其中的温度而彼此不同。
[0046]实际上，因为由于熔化的填充金属所释放出的且通过两个部件12中的传导而扩散的热量原因，焊道16附近的钢的温度有差异，该差异随着离焊道16的距离的增加而减小，并且引起ZAT18的钢结构的变形(未呈现)和变化。
[0047]钢结构的这些变化导致了同基体金属所展现的机械特性，即焊接之前的钢相比有所退化的机械特性。
[0048]在ZAT18中，至少可区分以下区域20:
-与焊道16相接触的所谓的“GKZ”区域(“粗晶粒区域”)，
-与GKZ区域相接触的所谓的“FKZ”区域(“细晶粒区域”)，
-与FKZ区域相接触所谓的“IKZ”区域(“临界退火区域”)，和 -与IKZ区域相接触的所谓的“SKZ”区域(“亚临界退火区域”)。
[0049]在下文中将会看到，ZAT的区域20中的温度会在焊接方法期间发生变化，对ZAT18的各个区域20的特定机械特性造成不合需要的变化。
[0050]应该懂得，本发明的目的是提出一种用于将一个或多个部件12的两个边缘焊接在一起的方法22，这可以补偿ZAT18中的钢的机械特性由于部件12中的在焊道16附近的钢的温度上升而引起的退化，并且通过下面将要描述的淬火处理来实现。
[0051]现在将参照图3和图4，并在将两个部件12焊接在一起的情况下来描述根据本发明的焊接方法22。
[0052]参照图3，用于将由满足条件㈧的高热机械屈服强度钢制成的两个部件12的边缘13焊接在一起的方法22包括焊接步骤24，在此期间两个边缘13设置为彼此相向并如上所述产生焊道16。
[0053]焊道16通过例如电弧来产生，电弧是在活性气流(或“MAG”方法)，例如氢气和二氧化碳的混合物下通过电极产生的。两个部件12的边缘13例如设置在陶瓷支架上，以便执行焊接。
[0054]在焊接步骤24期间，通过熔化的填充金属所释放出的热量被传导至两个部件12中，使得ZAT的区域20中的温度极大地增加。
[0055]更具体地说，在焊接步骤24期间:
-在GKZ区域中所达到的温度在1050°C至1300°C之间，
-在FKZ区域中所达到的温度在900°C至1050°C之间，
-在IKZ区域中所达到的温度在650°C至900°C之间，且 -在SKZ区域中所达到的温度在300°C至650°C之间。
[0056]参照图4，已经发现在冷却之前，GKZ区域的温度超过了部件12的钢的再结晶温度(基本上等于1200°C )，图4显示了在ZAT18的区域中所观测到的由于两个边缘13焊接在一起而引起的温度变化(°C )，其随时间(s)而变化。
[0057]在这个冷却期间，GKZ区域的钢从800°C达到500°C所花费的时间确定了这个GKZ区域的钢的最终结构。
[0058]在下文中，ZAT18的区域20从800°C达到500°C所花费的时间将被标注为“T8/5”，并且ZAT18的区域20从800°C达到400°C所花费的时间将被标注为“T8/4”。
[0059]钢的最终结构传统地通过曲线进行建模，该曲线被称为所述钢的“连续冷却转变曲线”。
[0060]这种连续冷却转变曲线限定了多个区域，每个区域与其最终结构中的以下一个或多个钢相态的存在相对应:珠光体、马氏体、铁氧体和贝氏体。
[0061]依赖于钢的冷却速度，相对应的曲线穿过这些区域中的一个或多个，使得钢的最终结构包括相对应的相态，这些相态将确定其机械特性。
[0062]参照图4，将观测到，在两个边缘13焊接在一起期间，GKZ区域呈现基本上等于15秒的时间T8/5，这导致GKZ区域有同时包括马氏体、贝氏体和铁氧体的最终结构。
[0063]相同的情形适用于IKZ区域，其就此而言呈现基本上等于20秒的时间T8/5，这还通过其结构中的珠光体的存在而反映出来。
[0064]这些结构在机械特性方面反映出来，这些机械特性同钢的底座，即不受焊接热影响的部件12的钢相比发生了相当大的退化。
[0065]例如已经测量出呈现大于50秒时间T8/5的满足条件(A)的成分的高热机械屈服强度钢同相同成分但呈现少于7秒时间T8/5的钢相比呈现出仅仅一半的屈服强度和拉伸强度。
[0066]更具体地说，已经测量出，在焊接步骤24之后，IKZ和GKZ区域的至少某些区域如之前指出的那样呈现出其机械特性方面大约10至20%，甚至在某些情况下50%或更大的退化。
[0067]在这个焊接步骤24之后，执行抛光步骤26，在此期间，焊道16和其附近区域遭遇一种或多种机械处理，其目的是消除过量的填充金属，校正对准缺陷、底切(即在焊接接头/基体金属界面处的任何材料的缺乏)以及(一般地)焊道16的几何结构缺陷。
[0068]这些机械处理可通过例如机械加工、研磨或锤打(例如通过气动冲击锤打，也被称为“气动冲击处理”)或甚至喷丸来执行，喷丸在于利用微球形金属、玻璃或陶瓷冲击有待处理的表面，从而改变其表面结构。这些处理许多可连续执行。
[0069]这种抛光步骤26的结果是同不执行机械加工的焊接区域14相比增强了焊接区域14的机械特性。
[0070]在抛光步骤26之后，根据本发明，在热处理步骤28期间，焊道16和其附近区域遭遇淬火处理。
[0071]为此将焊道16和ZAT18细分成材料区域29，每个区域包括焊道16的一部分和ZAT18的相对应的部分。
[0072]参照图1和图2，各个材料区域29的中心在焊道16上，从焊道16延伸在两个部件12上，并且在1.5cm至2.5cm之间的距离d上，且优选基本等于2cm的距离d上延伸。
[0073]各个材料区域29还具有沿着部件12的周边的长度I以及在4mm至1mm之间的厚度I。
[0074]换句话说，各个材料区域29明显地包括焊道16的长度I和厚度J的部分以及与焊道16的这个部分相接触的ZAT18的部分。
[0075]在热处理步骤28期间，对于各个材料区域29而言，材料区域29分别利用加热装置30和冷却装置32进行逐步的加热和冷却。
[0076]更具体地说，对于各个材料区域29，热处理步骤28包括:
-材料区域29的加热步骤281，
-保持材料区域29中的温度的步骤282，和 -材料区域29的冷却步骤283。
[0077]在加热步骤281期间，利用加热装置30将材料区域29加热至处理温度T，处理温度T:
-低于两个部件12的高热机械屈服强度钢的再结晶温度，其效果是保持材料区域29的钢的高热机械屈服强度性质，且
-比这种高热机械屈服强度钢的奥氏体化温度高50°C，这基本上对应于1035°C，并且其具有使材料区域29的结晶结构转变成至少70%奥氏体，且优选基本全部为奥氏体的效果O
[0078]加热装置30包括长度基本上等于I的线圈，其通过传送40至50kW之间功率的发电机(未显示)来供电，并且适合于以大于或等于100°c /s的加热速度通过感应一次加热一个材料区域29。为此在加热步骤281和保持步骤282期间将加热装置30以基本等于2mm的距离设置在材料区域29上。
[0079]加热装置30的线圈的长度I则确定了焊接区域被细分成材料区域29，材料区域29的长度I经过选择而等于线圈的长度。
[0080]在加热步骤281期间，应用于材料区域29上的加热速度优选大于100°C /s，这具有不使ZAT18延伸的效果。实际上，小于100°C /s的加热速度将具有有利于与材料区域29相邻的区域中的热传导的效果，并因而使ZAT18延伸。
[0081]在保持步骤282期间，所关注的材料区域29在处理温度T下保持0.5秒至1.5秒之间的时间，并且优选基本上等于I秒的时间。这个时间具有限制材料区域29中的晶粒尺寸增加的效果，这种增加是不合需要的。
[0082]在冷却步骤283期间，所关注的材料区域29通过冷却装置32从处理温度T逐步冷却至周围温度。作为一种变体，材料区域29的冷却被控制到400°C，然后从400°C自然冷却至周围温度。
[0083]为此冷却装置32包括朝着材料区域29定向的管道321，并且通过该管道以受控制的流速朝着材料区域推送气体。推送的气体然后通过对流而耗散材料区域19的热量。应该注意的是，冷却装置32优选使用气体而非水，水可能损害定位在附近的加热装置30。
[0084]更具体地说，在步骤283期间，材料区域29通过冷却装置32进行冷却，使得:
-材料区域29从奥氏体转变结束温度至马氏体转变起始温度所花费的时间少于或等于10秒，且优选基本上等于8秒，也就是说材料区域29的时间T8/5少于10秒，且优选基本上等于8秒，和
-材料区域29从奥氏体转变结束温度至马氏体转变结束温度所花费的时间少于或等于15.5秒，且优选等于15秒，也就是说时间T8/4少于或等于15.5秒，且优选基本上等于15秒。
[0085]应该注意的是，时间T8/5和T8/4的最小值由所执行的冷却技术来控制。因而，对于气体冷却装置，这些最小值对于T8/5大约为一秒，而对于T8/4为几秒。
[0086]这些T8/5和T8/4值具有使ZAT18的区域20和材料区域29的焊道有马氏体和贝氏体组成的最终结构的效果，其中马氏体含量大于90%且贝氏体含量少于10%，并且优选马氏体含量大于95%且贝氏体含量少于5%。
[0087]同焊接步骤24之后所呈现的机械特性相比，ZAT18的钢的这种最终结构呈现更好的机械特性。
[0088]因而已经测量出根据本发明的方法使得能够补偿ZAT区域的机械特性的退化，使得焊接区域、焊道和ZAT的金属同基体金属相比呈现退化小于10%的机械特性。
[0089]通过根据本发明的焊接方法中的热处理步骤获得的这种补偿随基体金属的碳含量而变化，并且随其合金元素和碳化物的含量、以及晶粒尺寸和其所在的ZAT18的区域而变化。
[0090]材料区域29在400°C至周围温度之间的冷却可受到控制，或者非优选地，这种冷却不涉及材料区域29的任何变化。
[0091]一旦给定的材料区域29经历加热步骤281、保持步骤282和冷却步骤283，那么相邻的材料区域29则经历这些相同的步骤281、282、283。一旦所有材料区域29经历了步骤281、282和283，那么热处理步骤28就结束了。
[0092]热处理因而是在所有材料区域29上连续执行，直至所有焊道16和ZAT18经过热处理为止。
[0093]在热处理步骤28之后，进行检查步骤34，在此期间，在两个边缘13焊接在一起之后所获得的结构进行破坏性地和/或非破坏性地检查。
[0094]这种检查步骤34包括一个或多个以下非破坏性的操作:
-目视检查，在此期间，目视检查部件12和焊道16的外部状态，
-染料-渗透剂操作，在此期间，将可见的液体应用于检查的区域，然后进行揭示，
-通过发射X射线或伽玛射线进行放射学检查操作，和 -磁通量检测检查操作。
[0095]检查步骤34在涉及破坏性检查时包括一个或多个以下破坏性的操作:
-机械试验，在此期间，进行试验的部件经历达到破坏该部件的作用力，而且可能获得该部件的拉伸强度Rm、其屈服强度Rp0.2，其断裂伸长率等等，
-硬度试验，例如维氏或布氏硬度试验，
-金相试验，在此期间，在显微镜下观测金属的结构，
-却贝冲击试验，和 -带和不带切口的疲劳试验。
[0096]在检查步骤34之后，执行防腐蚀处理步骤36，在此期间，焊接区域14经历防腐蚀处理。
[0097]更具体地说，在防腐蚀处理步骤期间，焊道16和ZAT18通过锌喷涂进行镀锌。
[0098]然后将焊道和ZAT涂敷适合于焊道和ZAT想要定位的环境条件的油漆:
-对于意图与空气接触的焊道和ZAT的部分，根据ACQPA(防腐蚀油漆认证和授权联盟)分类，所使用的油漆例如是一种适合于大气腐蚀类4或5的油漆，且
-对于意图与水接触的焊道和ZAT的部分，根据ACQPA分类，所使用的油漆例如是一种适合于腐蚀性类Im2的油漆。
[0099]根据本发明的焊接方法22使得通过升高在将满足条件(A)的成分的高热机械屈服强度钢的两个部件12焊接起来期间对其应用的温度来补偿ZAT20的机械特性的退化成为可能。
[0100]此外，方法22适合于大尺寸的部件，因为其差不多基于移动中的焊道和ZAT的加热和冷却，而非局部的静态淬火。
[0101]优选地，热处理步骤28是对焊接区域14的位于部件12的内表面侧面上的部分，以及位于部件12的外表面侧面上的部分执行的。
[0102]实际上，热处理步骤不能始终对焊接区域14的位于外表面12的侧面上的部分执行，尤其当部件12的焊接是在接收管道10的井中执行时。
[0103]作为一种变体，热处理步骤28包括执行局部的静态处理，在此期间，对所有材料区域29同时执行淬火处理。
[0104]为此，加热装置30包括感应加热装置，其包括比部件12的周边更大长度的线圈，其然后设置为与焊道16和ZAT18齐平。冷却装置32还适合于通过冷却装置对所有加热区域执行冷却。
[0105]作为一种变体，加热装置30还包括联接在线圈上的混合式激光辐射加热装置。
[0106]作为一种变体，加热装置30适合于通过自然对流或强制对流，或通过电阻加热焊道 16 和 ZAT20。
[0107]作为一种变体，焊道16通常是X形状，并且具有意图与空气、岩石或混凝土相接触的外部部分16A和意图与管道运送的流体相接触的内部部分16B。例如，当部件12具有极大的厚度，例如大于1mm时，可执行这种类型的焊接。
[0108]在热处理步骤28期间，加热步骤281、保持步骤282和冷却步骤283是依次在中心在焊道16的外部部分16A上的材料区域29上，然后在中心在焊道16的内部部分16B上的材料区域29上执行的。
[0109]同样作为一种变体，在焊接步骤24期间，焊道16通过多个道次来产生，在各个道次期间，熔化的填充金属被放置在焊接区域中。
[0110]各个道次具有通过热量影响其附近区域的效果，这种受影响的附近区域接下来再次受到后续道次的热量的影响。因而，焊道16的ZAT18由受到至少一个道次的热量影响的所有区域组成，所述ZAT的结构因为多个不同道次对焊道16附近的某些区域的热效应而具有复杂结构。
[0111]在这种变体的情况下，热处理步骤28是在移动中或以之前相同的局部静态的方式执行的。
[0112]根据本发明的焊接方法22和上面的变体已经在将两个部件12焊接于一起的情况下进行了描述。
[0113]应该懂得，所述的焊接方法22和所述的变体可应用于如上所述将由钢生产的同一个部件12的两个边缘焊接在一起的情形。
[0114]因而，管道10的一个或多个部件12可由例如板组成，板经过轧制然后弯曲。然后通过根据本发明的焊接方法22将板的两个边缘沿着纵向线焊接在一起，从而形成所关注的部件12。这样焊接方法22改善了存在于压力管道10的部件12上的焊接区域的机械强度。
[0115]通过根据本发明的方法还可能设想在同一个操作期间将不止两个部件焊接在一起。
【权利要求】
1.一种用于将一个或多个部件(12)的两个边缘焊接在一起的方法，所述部件或各个部件(12)由高热机械屈服强度钢制成，其成分同时满足以下条件(A): -0.02% ^ C ^ 0.12%，C是钢的碳质量含量，其由重量百分比来表示，和
-0.20% ( C+ (Mn+Mo) /10+ (Cr+Cu) /20+Ν?/40 ( 0.505%，其中 C、Mn、Mo、Cr、Cu 和 Ni分别是钢中的碳、锰、钼、铬、铜和镍的质量含量，其由重量百分比来表示， 所述焊接方法包括焊接步骤(24)，在此期间产生了焊道(16)，所述焊道(16)由填充金属产生，所述焊道(16)使所述两个边缘(13)牢固连接在一起，所述焊道(16)的产生导致出现受热影响区域(18)或ZAT，所述受热影响区域(18)或ZAT由所述部件(12)的在所述焊道(16)附近的钢生成， 其特征在于，其还包括所述焊接步骤(24)之后的热处理步骤(28)，所述热处理步骤(28)包括: -加热步骤(281)，在此期间，所述焊道(16)和所述ZAT(IS)的至少一部分被逐步加热至处理温度(T)，所述处理温度(T)低于所述部件或各个部件(12)的钢的再结晶温度，并且高于所述钢的奥氏体化温度，然后 -保持步骤(282)，在此期间，将所述焊道(16)和所述ZAT(IS)的所述部分保持在所述处理温度(T)下，然后 -冷却步骤(283)，在此期间，所述ZAT和所述焊道被逐步冷却，并在小于10秒，且优选基本上等于8秒的时间(T8/5)内从所述部件(12)的钢的奥氏体转变结束温度达到马氏体转变起始温度，并且在小于15.5秒，且优选等于15秒的时间(T8/4)内从奥氏体转变结束温度达到马氏体转变结束温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊道(16)和所述ZAT(IS)的所述部分包含在给定长度(I)的材料区域(29)中，所述材料区域(29)的中心在所述焊道(16)上，从所述焊道(16)延伸在所述部件或各个部件(12)上，在1.5cm至2.5cm之间，且优选基本等于2cm的距离上延伸，并且具有在4mm至1mm之间的厚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述焊道(16)和所述ZAT(18)被细分成各属于一个材料区域(29)的部分，所述加热步骤(281)、所述保持步骤(282)和所述冷却步骤(283)在各个材料区域(29)上连续执行。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述加热步骤(281)期间，所有材料区域(29)被同时逐步加热，在所述保持步骤(282)期间，所有材料区域(29)的温度同时保持在所述处理温度(T)下，并且在所述冷却步骤期间，所有材料区域(29)被同时冷却。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述处理温度(T)比所述钢的奥氏体化温度高50°C，也就是说所述处理温度(T)高于1035°C。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述加热步骤(281)期间，所述焊道(16)和所述ZAT(IS)的所述至少一部分以大于或等于100°C /s的加热速度进行加热。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述保持步骤(282)具有在0.5秒至1.5秒之间，且优选基本等于I秒的持续时间。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述部件或各个部件(12)由钢制成，其屈服强度Rp0.2大于500MPa，并且其拉伸强度Rm大于550MPa。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述部件或各个部件(12)的钢还满足条件0.04 < C < 0.08，C是所述部件或各个部件的钢的碳质量含量，其由重量百分比来表示。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述部件或各个部件(12)的钢还满足条件 0.20 ^C+ (Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu)/20 + Ni/40 ( 0.30，其中 C、Mn、Mo、Cr、Cu和Ni分别是钢中的碳、猛、钼、络、铜和镲的含量，其由重量百分比来表示。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述加热步骤(28)期间，所述焊道(16)和所述ZAT(IS)的至少一部分至少通过感应进行加热。
12.一种意图运送加压液体的压力管道(10)，其特征在于，其包括通过权利要求1至11中的任一项所述的焊接方法而焊接在一起的两个部件(12)，或者通过前述权利要求中的任一项所述的焊接方法而形成的部件(12)。
【文档编号】B23K31/02GK104520060SQ201380041662
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】普里根特 S., 杜帕奇伊 F., 当考特 A. 申请人:阿尔斯通再生能源技术公司