焊接热输入对X65MS管线钢焊接接头性能的影响

采用制管过程中的三丝埋弧焊焊接工艺,研究了不同焊接热输入对X65MS三丝埋弧焊焊接接头组织、力学性能及抗HIC性能的影响。结果表明,在所研究的热输入范围内,焊接热输入对焊接接头的组织、强度、韧性、硬度均有影响,对焊接接头的抗HIC性能影响不大。随着焊接热输入增加,焊接接头强度、冲击韧性和硬度降低,组织变得粗大。在外焊热输入为34 kJ/cm时,X65MS三丝埋弧焊焊接接头具有优良的综合性能和抗HIC性能。     

中俄东线－45 ℃低温环境油气管道工程用X80钢级Φ1 422 mm×33.8 mm感应加热弯管研发

为了解决低温环境下弯管脆断的问题,满足我国长输油气管道低温站场用钢管的需求,针对油气输送用X80钢级直缝埋弧焊管焊接接头在回火热处理后,焊缝金属夏比冲击韧性存在明显回火变脆的现象,对多丝单道焊和单丝多道焊的直缝埋弧焊管焊接接头进行了焊后箱式炉热模拟研究,并选用整体热煨制方式,试制了感应加热弯管,进行了理化性能评价。结果显示,焊缝中细小的针状铁素体板条随回火温度升高而合并粗化,是导致焊缝低温韧性显著降低的原因;采用淬火+回火热处理方法,可有效抑制焊缝夏比冲击韧性随回火加热温度的递增而恶化的趋势;X80钢级Φ1 422 mm×33.8 mm单丝多道焊感应加热弯管母管经淬火+回火热处理后,完全满足－45 ℃低温条件下中俄东线低温管道工程设计要求。     

不同焊接热输入对X90管线钢CGHAZ组织与性能的影响

为了获得X90管线钢埋弧焊接的合理热输入,采用Gleeble-3500型热模拟试验机模拟了不同焊接热输入条件下X90管线钢的热循环过程,同时采用显微组织观察、冲击试验和硬度试验的方法,研究了不同焊接热输入对X90管线钢粗晶热影响区(CGHAZ)组织与性能的影响规律。结果显示,X90管线钢经焊接热模拟后, CGHAZ显微组织主要有贝氏体铁素体、粒状贝氏体和M/A岛组元组成,冲击韧性优异;当焊接热输入E30 kJ/cm时,显微组织中贝氏体铁素体减少,粒状贝氏体不断增多,晶粒尺寸变大,同时M/A组元也由细小的网状长大成大条状或块状,韧性显著下降, CGHAZ存在软化现象。研究表明,对于X90管线钢的埋弧焊接,当焊接热输入E30 kJ/cm时可获得良好的综合力学性能。     

焊接预热温度对X80级管线钢组织性能的影响

通过焊接热模拟试验和冲击韧性试验,研究了不同预热温度对X80级管线钢组织性能的影响.结果表明,当焊接热输入为10 kJ/cm时,随着预热温度的增加,X80钢粗晶热影响区韧性有所增加;当焊接热输入为20 kJ/cm时,预热温度对韧性没有明显的改善;当预热温度超过150 ℃,已开始出现对韧性构成损害的块状铁素体和珠光体组织.     

X90M钢板对接接头性能测试与分析

对管线钢用X90M钢板自动埋弧焊对接接头进行了力学性能测试、微观组织观察、SEM扫描等试验。分析得出焊缝组织主要由针状铁素体和粒状贝氏体组成,热影响区除粒状贝氏体外,还有少量块状铁素体。硬度测试结果表明,热影响区并不存在明显软化现象,焊缝和热影响区的冲击吸收能量均对温度较为敏感,但焊缝中纵横交错分布的针状铁素体和柱状晶状态导致其韧性比热影响区稍差。0℃下的母材和热影响区冲击断口形貌呈韧窝形状,而焊缝断口形貌则为准解理特征。     

一种X80管线钢焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值的研究

采用疲劳试验、显微分析方法和力学性能分析等手段,对焊接热输入为20 kJ/cm的一种X80管线钢焊接接头在不同应力比条件下的疲劳裂纹门槛值进行了研究。研究结果表明,随着应力比的增加,疲劳裂纹扩展速率da/dN增大,疲劳裂纹扩展门槛值呈逐渐降低的趋势。在热输入为20 kJ/cm时,焊缝的组织以针状铁素体为主,含少量多边形铁素体,有很好的韧性。     

X80M管线钢焊接接头性能研究

对X80M管线钢,采用熔化极气体保护焊（GMAW）和埋弧焊（SAWL）组合方式对钢板进行焊接性试验。并对焊接接头进行了力学性能测试和微观金相观察,对冲击试验试样断口进行了SEM扫描。结果表明,用该工艺焊接的X80M管线钢焊接接头的力学性能指标满足相关标准要求．微观组织符合管线钢管管体和焊缝特征。焊缝中粗大柱状晶组织导致该区域韧性较低,因此在生产中应适当控制焊接热输入。     

填充金属对X100管线钢焊缝组织性能的影响

采用埋弧自动焊机和焊接热模拟试验机对X100管线钢进行了埋弧双丝焊接试验,对比分析了两种焊接工艺下得到的焊缝区组织性能的变化情况及影响因素,研究填充金属对X100管线钢组织性能的影响规律。研究结果表明,经过埋弧双丝焊所得X100管线钢焊缝组织主要以针状铁素体、粒状贝氏体和少量先共析铁素体组成,组织比较细小,与母材性能相比,焊缝区的冲击韧性良好,强度有待提高;经过焊接热模拟方法所得X100管线钢焊缝区的组织主要以板条贝氏体和少量粒状贝氏体组织组成,焊缝区的强韧性基本和母材保持一致。     

焊接工艺对22mm壁厚X80管道环焊缝冲击韧性的影响

为了优化22 mm壁厚X80管道施工中环焊缝焊接工艺,采用管线铺设过程中常用的自保护药芯焊丝半自动焊接工艺,研究了不同焊接热输入及焊道排列对焊缝组织和冲击韧性的影响。结果显示,在所研究的热输入范围内,焊道排列对焊缝组织和冲击韧性影响不大;焊接热输入在16 k J/cm以上时,焊缝金属的冲击韧性急剧下降;焊接热输入在10 k J/cm时,焊缝金属的冲击韧性波动较大;热输入在12~15 k J/cm时,焊缝金属的冲击性能最佳。研究表明,X80自保护药芯焊丝对焊接热输入较为敏感,采用12~15 k J/cm的热输入施焊,可确保焊缝金属的冲击韧性满足工程技术要求,此时焊道排列对焊缝金属的冲击韧性无影响。     

X80级管线钢埋弧焊焊缝韧性波动研究

研究分析了西气东输二线用X80级钢18.4mm厚热轧卷板的成分和组织特点。TEM分析表明,18.4mm厚X80级热轧卷板在板厚1/4和1/2处,晶界均比较纯净,组织以针状铁素体为主。针对这种高钢级厚板管线钢埋弧焊接条件下出现的焊缝韧性波动,采用SEM、能谱分析等对焊缝微观组织、冲击断口形貌、成分偏析、焊缝夹杂物、焊丝纯净度等进行了分析。研究结果表明,焊缝原始奥氏体晶粒大小对韧性有显著影响,晶界AlN、硫化物析出是形成焊缝光滑脆性断口的主要原因,焊缝中高熔点氧化物夹杂也会引起冲击值下降。     

单电源双细丝并联埋弧焊接工艺应用探讨

针对多丝埋弧焊固有的焊接线能量大,容易导致焊缝及热影响区组织和力学性能恶化,造成粗晶区和临界粗晶区粗化、脆化以及X80以上高钢级管线钢热影响区软化问题,通过对单电源双细丝并联埋弧焊接工艺的分析探讨,认为将该工艺合理地应用于多丝埋弧焊生产中,可以进一步提高焊丝熔敷速度、焊接速度,尤其是可以显著降低焊接线能量,对于改善焊缝及热影响区的热循环过程、细化晶粒、强韧性具有重要意义。     

海洋平台桩腿用E690材料焊接工艺

针对海洋平台桩腿常用的高强度低碳调质钢E690材料焊接时具有冷裂倾向,焊缝及热影响区质量难以保证的问题,分别以焊条电弧焊（SMAW）和埋弧焊（SAW）两种焊接方法进行了焊接工艺评定试验。结果表明,焊前进行不低于100 ℃且不高于150 ℃的预热,道间温度控制在100～150 ℃,焊后进行150～250 ℃热处理,保温2 h,焊接过程中控制热输入量,焊条电弧焊为10.5～16.3 kJ/cm,埋弧焊为16.1~26.4 kJ/cm,采用多层多道焊形式,可以保证焊接接头的力学性能满足相关标准的要求。     

内焊余热和焊接热循环对螺旋埋弧预精焊管焊缝性能的影响

采用Charpy冲击、显微硬度和金相试验研究了内焊余热和焊接热循环对螺旋埋弧预精焊管焊缝韧性、显微硬度分布及微观组织的影响。结果表明,内焊余热和焊接热循环对焊缝及焊接热影响区(HAZ)韧性、硬度分布及微观组织形貌有较大影响。在内焊余热和焊接热循环作用下,焊缝及HAZ夏比冲击功均有明显降低,韧性呈现衰减趋势,显微硬度峰值均出现在焊缝中心附近,而微观组织则有不同程度长大。焊缝中心处主要由针状铁素体(AF)+少量准多边形铁素体(QPF)组成,HAZ则主要由尺寸粗大且均匀性差的粒状贝氏体组成。     

X80管线钢环焊缝气体保护焊焊丝的研制

针对X80管线钢的组织与性能特点,研究设计了适用于管线钢现场焊接用Mn-Ni-Mo-Ti合金系气体保护焊焊丝;测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧性、抗拉强度和硬度。该焊丝的熔敷金属屈服强度600 MPa,抗拉强度645 MPa,-30℃夏比冲击功105 J。该焊丝用于X80管线钢现场焊接结果表明,焊缝抗拉强度645 MPa,-10℃夏比冲击功平均值145 J,焊缝具有很好的强韧性匹配。采用金相显微镜和SEM对使用该焊丝焊缝微观组织和断口形貌分析表明,焊缝金相组织主要为针状铁素体、少量的先共析铁素体和粒状贝氏体的组织,断口为韧窝状,呈现典型的塑性断裂特征。     

X100管线钢管埋弧焊焊接接头性能分析

对X100管线钢管直缝双面埋弧焊接头进行了微观组织、显微硬度、拉伸及冲击试验。试验结果表明:X100管线钢双面埋弧焊焊缝金属的显微硬度高于母材,热影响区的显微硬度低于母材,焊接接头存在HAZ软化问题;横向焊接接头的抗拉强度满足ISO 3183—2007的要求,抗拉强度值高于母材纵向,但低于母材横向;埋弧焊焊缝金属的韧性良好,韧脆转变温度为-53℃;焊接热影响区的韧性较差,韧脆转变温度约为7℃。     

X80管线钢焊接热影响区组织性能改善措施

采用热模拟试验方法,研究了一种X80管线钢热影响区在不同冷速、焊接线能量和峰值温度下的金相组织和力学性能变化规律。试验表明:适当提高焊缝热影响区冷速可以改善其组织和强韧性能;在相同焊接线能量的条件下,试验X80钢焊接热影响区的临界区、粗晶区冲击韧性最差并分别出现一处谷值,细晶区强度最差;采用较小线能量焊接有利于改善热影响区综合强韧性;采用高熔敷率复合高效多丝埋弧焊低线能量化焊接工艺、随焊加速冷却工艺、焊后焊缝及热影响区局部中频正火热处理工艺,可以有效改善X80管线钢热影响区强韧匹配性能。     

低热输入多丝埋弧焊工艺研究

研究开发出了一种新型高强度、大壁厚UOE钢管埋弧焊工艺。该工艺采用小直径焊丝作为多丝焊的前丝(第1丝),将焊接热输入降低25%,细化了热影响区原始奥氏体的晶粒尺寸,从而提高了API X65钢级大壁厚管线钢管焊缝热影响区的韧性。试验结果表明,该工艺可以实现焊接接头完全焊透,同时具有充足的熔敷金属,达到了与传统方法相同的熔深。通过超声波和射线检测,焊缝均未发现未焊透、夹渣等焊接缺陷,焊缝形貌良好。     

双细丝并联多丝埋弧焊接工艺试验研究

为了解决多丝埋弧焊大线能量焊接导致的高钢级管线钢焊缝及热影响区金相组织粗化、力学性能脆化的问题,设计了焊接线能量较低的双细丝并联多丝埋弧焊接工艺,在该工艺下进行了焊接试验,并在相同焊接环境下与常规粗丝四丝埋弧焊工艺进行了对比。结果表明,双细丝并联多丝埋弧焊工艺比常规粗丝四丝埋弧焊工艺焊接线能量降低约27%,显著改善了焊缝及热影响区的低温冲击韧性,两种焊接工艺下焊接接头抗拉强度的变化不大。     

新一代大输量油气管材制造关键技术研究进展

针对目前大输量油气管道建设的需要,分析了新一代大输量油气管道用X80钢级大直径、厚壁埋弧焊管制造及应用的几个热点问题和关键技术。主要包括:基于良好焊接性的管材合金成分设计;X80钢级厚壁管线钢低温韧性及DWTT控制;厚壁管材多丝埋弧焊焊缝及热影响区韧性控制技术;大直径、厚壁X80埋弧焊管残余应力控制以及适合于现场施工自动焊的管端几何尺寸高精度控制技术等。旨在为我国X80钢级大直径油气输送管材工程化生产和超大输量管线建设提供支持和参考。     

大干伸长多丝埋弧焊接工艺研究

为了改善多丝埋弧焊大线能量焊接导致的高钢级管线钢焊缝及热影响区金相组织粗化、脆化的问题,采用焊接线能量较低的焊丝大干伸长多丝埋弧焊接工艺进行了焊接试验研究,并与常规四丝埋弧焊工艺进行了对比。经过相同壁厚、材质试板的焊接对比试验发现,焊丝大干伸长多丝埋弧焊工艺比常规四丝埋弧焊工艺焊接线能量降低约20%～25%,显著改善了焊缝及热影响区的低温冲击韧性,两种焊接工艺焊接接头抗拉强度变化不明显。