大应变钢管在管道建设中的应用及现场焊接技术

介绍了大应变钢管应用的相关技术要求,探讨分析了大应变钢管现场焊接的技术特点和面临的难题,针对焊接材料强度不足及环焊接头近缝区软化,难以实现焊接接头高强匹配的问题,提出在环焊缝焊接时,增加盖面焊缝的宽度和余高,即采用补强的方法使得环焊接头的整体强度高于母材,并在制造过程中严格控制抗拉强度上限值,降低焊接软化程度和软化宽度,以实现环焊缝的高强匹配的。大应变钢管具有足够的强度和变形能力,对环焊接头的综合性能要求更高,实际应用中应综合考虑钢管、焊材和焊接工艺等各方面因素,才能保证大应变钢管在管道建设中安全应用。     

高强钢管道环焊缝风险排查技术浅析

高强钢管道环焊缝失效后果严重,受到业界高度关注。国内部分管道企业开展了安全质量风险排查,取得了一些进展,消除了一部分安全隐患,但受限于检测、评价、修复等技术瓶颈以及对环焊缝失效机理的认知局限,管道环焊缝失效风险依然存在。以影响环焊缝失效的缺陷、应力、性能为出发点,对环焊缝缺陷的检测与识别、附加应力检测与载荷校核、焊缝力学性能等方面的技术现状与存在问题等展开深入分析与探讨,给出了造成环焊缝失效的主要原因,并提出开展下一步焊缝风险减缓工作的3方面建议,以期为高强钢管道环焊缝风险排查提供技术参考。     

油气管道环焊缝焊接施工应关注的问题及建议

随着管道建设用钢管强度等级的提高,环焊缝越来越成为制约管道焊接施工的关键环节。笔者提出了连头焊接、返修焊接、高寒地区冬季施工及特殊地质条件下环焊缝应力状态等油气管道现场焊接施工中应关注的问题,阐述了连头和返修的术语定义,对比国内外冬季施工的标准规定和实际经验,对环焊缝在不同载荷条件下的应力状态进行了分析,并结合目前的管道建设现状给出了相应的焊接建议,如连头根焊宜采用上向焊、返修焊接不应采用自保护药芯焊丝、冬季焊接施工可行但应提前做好防护准备、承受侧向应力的环焊缝应采用高强匹配焊接工艺等。     

基于应变设计的高强钢管道环缝焊接技术

在复杂地形地貌、地震断裂带和海洋环境等情况下的管道敷设通常采用基于应变的设计方法,这对管道环焊缝的性能提出了特殊的要求。为了掌握基于应变设计条件下高强度管道的环缝焊接技术,设计了FeNi合金焊丝,制定了焊接工艺,进行了环缝焊接试验,并对焊缝金属的力学性能进行了检测。结果表明,所焊环焊缝的性能满足基于应变设计的X80高强钢管道环焊缝的强度与韧性要求,焊缝强韧匹配度较好,且具有大的缺陷容限和高的抗大应变能力。     

超高强度管线钢管研发新进展

介绍了国内外管线钢的发展趋势和超高强度管线钢早期的开发情况,以及早期建设的2个X100/X120管道试验段——西部回路和戈丁湖环路管道的力学性能和焊接工艺情况。重点阐述了包括X100大应变管线钢和X100螺旋焊管在内的超高强度管线钢及钢管研发的新进展,并以斯提兹维尔试验段为例,对X100管线钢管的化学成分、力学性能和管道环焊缝的各项性能进行了分析,分析认为:目前X100钢管的开发已从单纯试制几根钢管发展到5 km以上的试验段,且环焊缝焊接工艺也已基本解决,超高强度管线钢管的开发可能在X100级别取得重大突破性进展。最后,对我国超高强度管线钢的开发提出了建议。     

铬钼耐热钢管道焊接质量控制

文章针对近年来炼油化工工程铬钼耐热钢管道焊接中频繁出现因延迟裂纹造成管道焊缝开裂的事故,重点分析了施工过程中有可能导致焊缝延迟裂纹产生的多方面因素,并相应提出了加强铬钼耐热钢管道焊接质量控制的措施及建议.     

新一代大输量管道建设环焊缝自动焊工艺研究与技术进展

管道自动焊可保障环焊缝的焊接质量和安全可靠性,是发展数字管道、智慧管道的有效手段。随着油气管道建设用钢管强度等级的逐步提高,环焊缝焊接成为制约管道发展的瓶颈。着重介绍了大输量管道建设环焊缝自动焊工艺的应用现状,提出大输量管道自动焊的技术进展方向,阐述了管道自动焊质量控制的方法。分析认为:管道自动焊的应用是一个技术体系,其应用效果将受到人员、设备、材料、工艺、监测、环境等多因素影响;只有该应用技术体系中的每一个环节都达到了技术指标要求,才能保证自动焊作业过程顺畅,机械化焊接质量可靠,实现管道自动焊施工的高质量和高效率的目标。     

输送管环焊缝附近管体缺陷分析

对某管道对接环焊缝进行X射线检测时,发现环焊缝附近管体部位存在多个密集性圆孔缺陷。为了确定这些圆孔缺陷形成的原因,对缺陷钢管进行了宏观分析、X射线检测、金相分析、扫描电镜(SEM)及能谱分析,并对这些试验结果进行了综合分析。分析结果表明,钢管环焊缝附近管体密集型圆孔是焊接过程中焊接金属熔池附近管体材料在高温下熔化后重新结晶过程中产生的气孔缺陷。建议选择强度稍低的焊接材料,并严格控制现场作业,做好焊口预热准备工作,控制好工艺参数,防止焊接熔池体积增大、熔池过热度增加而对焊缝附近母材的性能造成不良影响。     

大管径、高钢级天然气管道环焊缝焊接技术

唐山LNG外输管道是与规划建设中的中俄东线天然气管道、涿州—永清天然气管道等项目的互联互通工程,管道沿线主要地貌为沿海滩涂、连片鱼塘、水网、软土地基、果园和农田等,该工程采用了单管自重超过10 t、外径1 422 mm、X80钢级管道,焊接施工难度大、质量要求高,以往的半自动、手工焊等环焊工艺不能完全满足工程的需要。为此,基于X80钢管的环焊接头技术要求,结合该工程地貌特点和施工人力资源情况,提出了以管道环焊缝自动焊为主要焊接方法的环焊缝焊接工艺方案,并设计、确定了焊接坡口形式,优选了焊接材料和焊接设备,拟定了焊接施工管理措施。焊接工艺评定结果表明:所提出环焊缝焊接工艺获得的焊接接头、强度、韧性、硬度、低倍金相等理化性能试验结果均满足相关标准和设计的要求。该工程项目现场焊接实践证明,采用所提出的环焊缝焊接工艺进行焊接施工,焊接质量优良、施工效率高,从施工质量管控过程中总结出的质量管控关键点,可以为后续油气管道工程建设的焊接施工管理提供借鉴。     

几种典型X80管线钢管及其环焊缝性能研究

环焊缝质量是影响高钢级长输管道安全的重要因素之一。国际焊接研究中心(IWTC)针对几种典型X80管线钢的焊接开展了大量研究,测试了钢管管体和环焊缝的组织及关键力学性能,分析了X80管线钢管环焊工艺及环焊缝性能影响因素,给出了推荐工艺参数、控制措施等。采用焊接热模拟试验研究了2种不同Nb含量的X80钢管的焊接性,分析了Nb含量对焊缝区域微观组织的影响机制。结果表明,国内典型的X80管线钢管均具有良好的性能,其管体性能及焊接性满足工程需要;应采用合理的环焊工艺和质量控制措施以保证焊缝的性能;铌含量较高的X80管线钢具有更优越的焊接性,但必须严格遵从焊接工艺规范。     

国内外几种GMAW焊丝强韧性对比试验研究

为了掌握油气管道环焊缝用熔化极气体保护焊(GMAW)焊丝的性能,为现场焊接焊材选用提供指导,对国内外几种气保实心焊丝形成的管道环焊缝的强度、韧性进行了试验研究。试验采用50%Ar+50%CO₂混合气体的GMAW方法,在31.8 mm厚的L485管线钢板上进行。试验结果表明,国产的GMAW焊丝在合适的工艺条件下,具有较高的强度和韧性,可用于高强度管线钢管道环缝的焊接。     

高钢级油气管道环焊缝接头性能及质量控制

在介绍管道环焊缝特点及重要性的基础上,分析了典型化学成分X80钢管自保护药芯焊丝半自动焊(FCAW-S)和熔化极气体保护焊(GMAW)环焊缝接头的关键力学性能。结果表明,无论采用FCAW-S还是GMAW方法并匹配相应级别焊丝进行环焊缝焊接,其接头的抗拉强度均满足标准要求。FCAW-S和GMAW环焊接头热影响区的韧性分散性大于焊缝,但是FCAW-S环焊接头焊缝的冲击吸收能量容易出现低值而导致不满足标准要求,而GMAW环焊接头焊缝和热影响区的冲击韧性均满足标准要求。强度匹配和焊接缺陷对管道环焊缝接头性能和承载能力有重要影响。为了保证管道运行安全,需要加强环焊缝焊接质量控制。     

长输管道全位置激光-电弧复合焊应用技术研究

为了提升油气管道的建设效率,将高效的焊接技术应用于管道环焊缝焊接中,提出采用激光-电弧复合焊根焊的单面焊双面成形的焊接方法。先后开展了X70/X80钢管的激光-电弧复合焊接设备和工艺研究。研究表明,激光-电弧复合焊在管线钢焊接上具有可靠性和适用性,随着大功率激光器的工业化应用,激光-电弧复合焊在管线钢焊接方面的应用具有非常好的前景。最后从技术和经济性方面提出了激光-电弧复合焊技术在工业化应用中需要解决的问题。     

X80钢管双连管埋弧环焊用烧结焊剂研制

为了提高X80管线钢管双连管焊缝韧性和焊接工艺性,针对X80管线钢管双连管埋弧环焊工艺,对埋弧焊焊剂进行了优化。以CaF2-MgO-Al2O3-CaO-SiO2渣系为基础,加入稀土硅铁及镍合金等,研制出了一种适合于X80双连管埋弧环焊用烧结焊剂,并按照CDP-G-OGP-OP-081.01—2019-2《油气管道工程焊接技术规定 第1部分》标准进行了X80钢级双连管环焊试焊及焊缝性能检测。结果表明:采用所研制的焊剂配合相应焊丝焊接所得的环焊缝各项性能均能满足管道线路焊接标准要求,且环焊缝具备了良好的强韧性及断裂韧性,焊缝抗拉强度达到690 MPa以上,-10 ℃下焊缝冲击韧性达150 J以上,-10 ℃下焊缝CTOD值超过0.254 mm。     

管道环焊缝半自动焊与自动焊技术对比分析

近年来我国的管道环焊缝焊接越来越多地使用了以半自动焊和自动焊为主的焊接工艺。从焊接原理、焊接材料、焊接设备、焊接坡口、管口组对、焊接施工以及施工组织、焊接质量控制、经济效益等几个方面总结分析了半自动焊工艺和自动焊工艺的适用性及其优缺点。并指出。随着管道建设用管线钢管强度等级的不断提高,以及管道建设长度、钢管强度等级、管径和壁厚的不断增大．为了环焊缝焊接的高质量和高效率,未来的管道建设将会越来越多地使用熔化极气保护自动焊技术。     

成型和焊接对高强管线钢管焊缝及热影响区冲击韧性的影响

为了提高高强管线钢管焊缝及热影响区冲击韧性性能,综述了高强管线钢管成型和焊接对焊缝及热影响区（HAZ）冲击韧性的影响。结果表明,提高高强管线钢管焊缝及HAZ冲击韧性的有效方法是,根据原料特性、生产要求、产品规格及性能指标等制定合理成型工艺和焊接工艺,精确控制成型合缝质量和焊接热输入,合理匹配线能量和预热温度,正确选用焊丝和焊剂。     

油气输送管道环焊缝失效原因分析及预防

针对油气输送管道环焊缝失效问题,基于油气管道失效分析控制技术,对近六年来油气输送用管道环焊缝失效项目及失效原因进行了统计分析。分析结果表明,导致环焊缝失效的主要因素包括现场施工不当、服役环境和不可预见因素三类。按照环焊缝失效类型,从焊接管理控制、现场操作控制及缺陷预防、环境因素的影响等方面,提出了预防油气输送管道环焊缝失效的具体建议。