运行管道在线焊接时的氢致开裂与防止方法

油气输送管道于腐蚀或机械损伤引起的减薄区以及由于管道的大段破坏或工艺要求需要安装分输支管、通常要进行现场妆操作。该操作如果在不停输的情况下进行,会大大减少由此引起民的经济损失。但是在不停输情况下焊接,由于管内介质的流动而产生的快冷效果可能会形成热影响区（ＨＡＺ）的氢致开裂。为了避免氢致开裂获得优良的焊接接头。本文 碳钢管的循环试验管道上初步研究了焊接残应力、焊接区冷却速度、焊接工艺条件等因素对运行     

20MnNiMo钢焊接氢致裂纹特征(Ⅱ)

采用插销试验法研究了扩散氢含量和焊接冷却速度 (t8/ 3 )对 2 0MnNiMo钢焊接氢致裂纹产生的影响 ,并采用扫描电子显微镜观察了氢致裂纹断口形貌。结果表明 ,2 0MnNiMo钢焊接氢致裂纹的产生与扩散氢含量有很强的依赖关系。在低氢条件下 ,氢致裂纹产生需要较高的拘束应力 ;而在高氢条件下 ,只要很小的应力便可诱发氢致裂纹的产生。在相同扩散氢含量条件下 ,热影响区韧性越好 ,抵抗氢致裂纹的能力越强     

20MnNiMo钢焊接氢致残纹特征（Ⅱ）

采用插销试验法研究了扩散氢含量和焊接冷却速度（t8/3)对20MnNiMo钢焊接氢致裂纹产生的影响，并采用扫描电子显微镜观察了氢致裂纹断口形貌，结果表明，20MnNiMo钢焊接氢致裂纹的产生与扩散氢含量有很强的依赖关系，在低氢条件下，氢致裂纹产生需要较高的拘束应力；而在高氢条件下，只要很小的应力便可诱发氢致裂纹的产生，在相同扩散氢含量条件下，热影响区韧性越好，抵抗氢致裂纹的能力越强。     

12CrlMoV珠光体耐热钢管的焊接

我厂尿素装置主蒸汽管道的安装中使用了大量不同规格的12CrlMoV管材,管内蒸汽工作压力为3.82 MPa.为保证焊接质量,对12CrlMoV钢的焊接工艺特点进行了分析,选用φ219 mm×10 mm和φ38 mm×4 mm两种规格的管材进行工艺试验,制定出了焊接工艺.     

ASTM1045钢活塞销热挤压工艺过程仿真探究

采用刚塑形有限元DEFORM-2D软件,对φ22mm×φ14.60mm×70mm规格的ASTMI045钢活塞销热挤压工艺过程进行了仿真研究,揭示了挤压力随行程的变化规律、应变场和坯料金属损伤的分布规律.为了避免活塞销外侧产生裂纹,提高抗疲劳开裂能力,上、下凸模挤压余量应≥6mm.模拟结果能为优化活塞销的热挤压工艺提供参考.     

调质型贝氏体高强Q550D厚板焊接性试验

采用混合气体保护焊实心焊丝焊接50mm规格的Q550D调质贝氏体高强钢。采用斜Y裂纹敏感性试验、焊接热影响区最高硬度试验研究了Q550D钢板冷裂敏感性。进行了对接接头试验、焊后520℃×2h消除应力处理,通过金相显微镜、拉伸试验、硬度试验、冲击试验等系统评价了Q550D的焊接工艺性。结果表明,Q550D钢板在4℃不预热情况下焊接,淬硬倾向不明显。50mm规格Q550D配套焊丝GHS-70的预热温度为50℃时即可避免冷裂纹的产生。焊接接头性能良好,焊后520℃×2h消除应力热处理对热影响区和母材的性能没有不利影响。     

异径异种钢的焊接与焊后热处理工艺

越南广宁热电厂二期工程#4机主蒸汽管道材质为A335P91,规格为Ф323mm×29mm,主蒸汽堵阀材质为A217WC9,规格为Ф465mm×100mm;两者材质不同、壁厚差异很大。本文通过分析两种钢材的焊接性、异径焊接接头的结构,结合焊接工艺评定、焊接和热处理规程规范以及其他相关资料,并考虑现场安装的实际施工条件,选取合适的焊接与热处理工艺参数,采取有效的技术措施,保证了此异径异种钢焊接接头的内、外部质量和使用性能。     

油气管道在役焊接烧穿及氢致开裂预测

借助ANSYS软件对X70钢管线在役焊接修复进行了数值模拟研究。以焊接线能量为0.6 kJ/mm,内压为1.5 MPa,壁厚为6 mm的管道建立有限元模型,进行在役焊接修复烧穿及氢致开裂预测。通过比较第一道施焊过程中管道壁厚方向上的温度、屈服应力与von-Mises应力,发现管道不会烧穿,且有效承压壁厚达2.6 mm。结合在役焊接修复时温度随时间的分布,采用Yorioka模型计算出了模型热影响区的最高硬度值。结果表明,热影响区的最高硬度值小于氢致开裂的上限硬度350HV,管道不会出现氢致开裂。同时,管道发生氢致开裂时,介质与内壁的换热系数要超过2000 W/(m~2·℃),油气介质的换热系数很难达到,因而在役焊接修复的氢致开裂风险较小。     

Incoloy 800H管道现场焊接实用技术

Incoloy 800H铁镍合金(Ni-Fe-Cr合金)管道在乙烯项目32万t/年苯乙烯装置工程中大量应用,共需要焊接焊缝105道,管道规格主要有:4″×8.56 mm、6″×7.11 mm、24″×12.70 mm、30″×12.70 mm,管道总长298 m,焊缝100%射线检测,热处理后100%渗透检测。重点和难点是:现场施工中需要解决24″、30″Incoloy 800H管道固定口底层内部充氩保护和热裂纹问题。焊接攻关小组在底层焊道上通过手工钨极氩弧焊和焊条电弧焊相结合的焊接工艺,完成了所有固定口的焊接,焊缝质量符合设计要求,积累了Incoloy 800H铁镍合金管道焊接经验,给现场焊接需要充氩保护的铁镍合金、镍合金、不锈钢等大直径管道施工提供借鉴和参考。     

焊接氢致裂纹的模拟与预测

焊接氢致裂纹是金属氢损伤在焊接中的一种表征。它的产生与焊接接头中的组织、应力和局部氢浓度密切相关 ,迄今尚没有可行的技术 ,测定焊接氢致裂纹开裂时启裂处的局部氢浓度 ,即无法确定焊接氢致裂纹开裂的临界氢浓度 ,因而无法进行焊接氢致裂纹的模拟预测。通过用数值模拟技术与可以定量评定焊接氢致裂纹的插销试验法相结合 ,确定了氢致裂纹启裂时的临界局部氢浓度 ,建立焊接氢致裂纹的定量判据 ,实现了焊接氢致裂纹的模拟预测。试验验证结果证明该项技术是可行的。     

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通过理化性能、氢致开裂(HIC)、硫化物应力开裂(SSC)等试验及制管工艺过程对油气输送用X65级别的直缝埋弧焊管抗硫化氢(H2S)腐蚀性能进行了研究,认为应从钢板化学成分、力学性能、晶粒度、非金属夹杂物和带状组织等方面提出合理的抗H2S管线材料要求,同时适当匹配焊材,采用UOE等低残余应力的制管工艺来控制焊管的抗H2S能力。     

Study of all position electron beam welding process for pipeline joints

Abstract

For the purpose of applying the electron beam (EB) welding process to the site welding of natural gas pipelines, the authors investigated fundamental all position EB welding characteristics for 19 mm thick API 5L–X65 steel pipe. To establish appropriate welding conditions for satisfactory weld bead formation, the study was separated into two steps. First, appropriate welding parameter ranges were investigated in eight representative welding positions by rotating the test pipe in which the electron gun was fixed. Second, based on the investigation in the first step, all position continuous welding was carried out successfully by rotating the gun in a vertical plane. The influence of edge misalignment and mismatch on weld bead formation was investigated and the dimensional tolerances needed to obtain acceptable weld beads were clarified. Solidification cracking in the weld metal of a pipeline steel was investigated and it was determined that sulphur was the most harmful element in terms of promoting cracking. Some mechanical properties of the weld joint were also examined.     

X80 管线钢在酸性环境下的氢致开裂行为研究

目的研究X80管线钢在我国典型酸性环境(鹰潭土壤模拟溶液)下的氢致开裂行为。方法采用电化学动电位扫描技术、慢应变速率拉伸实验和扫描电镜技术,分析氢在X80管线钢中的渗透行为、材料的放氢行为、电化学充氢对材料拉伸性能的影响以及材料断口的形貌。结果通过氢渗透实验测得,在室温下,氢在X80管线钢中的的氢扩散通量J∞=7.31×10-11mol/(cm2·s),有效扩散系数Deff=5.36×10-8cm2/s,可扩散氢浓度C0=7.64×10-5mol/cm3。钢中的氧化铝类非金属夹杂及表面点蚀坑促进了氢致裂纹的萌生,充氢后试样发生穿晶断裂。随着充氢时间的增加,断口由韧性断裂转变为脆性断裂,氢致开裂敏感性增高。结论 X80管线钢在我国典型酸性环境下(鹰潭土壤模拟溶液)具有较高的氢致开裂敏感性。     

低H2S、高CO2分压条件下双相不锈钢应力腐蚀敏感性研究

目的针对IS15156标准中对双相不锈钢使用条件的限制,研究双相不锈钢2205在不同温度、不同低H_2S分压条件下的开裂敏感性。方法通过模拟我国西部酸性油田低H_2S、高CO_2工况环境,利用高温高压设备,进行了三点弯曲试验,结合失重法测试腐蚀速率,并使用SEM和EDS进行微观形貌观察和腐蚀产物分析。结果双相不锈钢2205的腐蚀速率较低,未超过0.014 mm/a,且硫化氢分压对腐蚀的影响较小,但发现了由氧化铝等夹杂导致的点蚀。双相不锈钢2205在低硫化氢分压的中温(100℃)区发生应力腐蚀开裂,同时发生了选择性腐蚀,铁素体相优先于奥氏体相腐蚀,其他温度条件下仅发现点蚀。硫化氢分压升高时,开裂敏感性有一定程度的降低。结论双相不锈钢2205在低硫化氢分压条件下的开裂类型为氢脆型应力腐蚀开裂。氧化物夹杂诱发点蚀,氢在应力集中区域聚集,发生氢脆。当硫化氢分压从6 k Pa增加到165 k Pa时,局部腐蚀敏感性的增加使氢脆得到缓解,开裂敏感性降低。双相不锈钢2205无法在低硫化氢的中温井口环境中使用,标准中以H_2S分压作为使用限制并不十分完善。     

X65钢管焊接工艺分析及质量控制

X65钢管工程应用极为广泛,管道焊接技术不断发展、更新,但是气体保护焊及手工焊仍然有不可替代的地位。本文通过大壁厚X65钢管的手工焊和气体保护焊两种工艺评定,设置合理的试验参数,分析二种焊接方法的理化试验性能差别,并根据管道流体介质,增加了抗硫化物应力腐蚀开裂性能试验(SSC)。针对该管道应用于海洋工程对施工环境要求相对苛刻,提出了相应的焊接过程质量控制方案,相关内容对工程制造具有很好的参考价值。     

无缝钢焊接工艺研究

介绍了用规格为φ114 mm×11 mm的13CrMo44钢无缝管制作注汽管道时,为防止焊接部位出现冷裂纹所进行的焊接工艺试验。用优选出的焊接工艺成功生产出了满足用户要求的产品。     

Evaluation of susceptibility of hydrogen-induced cracking in micro-alloyed armour steel welds using a geometry-modified implant test

Susceptibility to hydrogen-induced cracking (HIC) was evaluated in steel welds for quenched and tempered armouring steel of 4.5 mm thickness. The welds were produced using the shielded metal arc welding process with low heat support and AWS E11018M 2.4 mm consumable. The susceptibility to HIC was evaluated by means of an implant test with modified geometry in welded joints with and without preheating being applied, using consumables in ideal stock conditions and exposed to the atmosphere. It was found that the consumable stock conditions were more relevant than preheating in regard to susceptibility to HIC.     

Simulation of hydrogen induced cold cracking using electrolytic precharging procedure

Abstract

A simple electrolytic cell can be used to charge hydrogen into steel samples. The present paper investigates the validity of this procedure for simulating hydrogen induced cold cracking in steel weld metal, as compared with weld metal containing hydrogen originating from the welding process. The simulation procedure has been investigated since a potential advantage is its ability to provide improved understanding of the quantitative relationships between hydrogen, microstructure, and cracking susceptibility when applied to mechanical test specimens. The intention of the present study was to verify that the distribution of hydrogen was uniform in test samples. Various experiments were therefore carried out which showed how, with care, the hydrogen concentration could be controlled to simulate that expected during welding. This has been further verified using a simple model of diffusion. In addition, it has been shown that the procedure can simulate the same microstructural mechanisms of crack initiation and propagation that are observed in welds containing hydrogen originating from the welding process.     

小规格埋弧焊钢管补焊工艺探讨

针对小规格埋弧焊钢管在进行单面焊双面成型补焊时存在的补焊焊缝质量差、易形成内焊瘤等问题,华北石油钢管厂在生产L360MB钢级φ355．6mm×5．6mm埋弧焊钢管时采用了一种新的焊缝补焊工艺．即加装陶瓷衬垫＋CO2气体保护焊打底＋CO2气体保护焊（手工电弧焊）填充、盖面。采用该补焊工艺后,补焊的焊缝不仅成型良好,无内焊瘤,而且具有较好的力学性能,质量满足相关标准要求。     

水电站Rm≥800MPa高强钢岔管焊接工艺

随着我国水电建设步伐的加快,特别是大容量抽水蓄能电站的兴建,高水头、大直径、高HD值压力钢管不断涌现。目前压力钢管水头已达1300 m,HD值超过5000 m2。这些高参数、大型化压力钢管特别是其岔管对钢材提出了新的要求,为Rm≥800 MPa高强钢的应用开辟了广阔前景。从焊接试验、焊材选用、焊接顺序、质量保证措施及焊接检验、缺欠修复、调整与消除残余应力等方面对Rm≥800MPa高强钢岔管的焊接工艺进行了分析与探讨,可为下一步工程施工提供了借鉴和指导。