2018年第9期导读

正本期论文广场栏目中,连续管激光焊对接接头组织性能分析一文,介绍了连续管管—管对接焊由氩弧焊改为激光焊的焊接工艺,并对环焊缝的接头组织性能进行分析,以探索激光焊技术用于连续管对接焊的可行性。实验取得了一些成果。大型两段式板式空气预热器的结构特点及运行控制、不圆度对承压设备的影响分析、搅拌器三大混合性能的模拟计算、国内FPSO码头临时系     

热输入对CT90连续管对接接头热影响区组织及性能的影响

为了保证连续油管对接焊后焊接接头的使用性能,研究了不同热输入对CT90连续油管对接接头热影响区组织及性能的影响,采用TIG焊工艺分析了3层对接焊过程中焊缝热影响区的组织和性能的变化。结果显示,粗晶区、完全重结晶区组织以贝氏体为主,不完全重结晶区、回火区组织为块状铁素体、少量珠光体和渗碳体,随着热输入的增加,焊缝的晶粒尺寸变大,热影响区中软化区的宽度及幅度增大,软化区逐渐远离焊缝中心。     

CT110连续油管环焊工艺对焊接接头组织性能的影响

为了确保连续油管现场修复对接焊缝性能,提高连续油管的使用寿命,设计了两种CT110连续油管环焊对接工艺方案,并进行了焊接试验。采用金相组织分析、显微硬度测试、拉伸性能检测及疲劳试验等方法,分析了两种工艺方案下焊接接头的组织与力学性能。结果显示,两种工艺下所焊CT110连续油管焊接接头的焊缝及热影响区粗晶区组织均以铁素体和粒状贝氏体为主,显微硬度及抗拉强度相当,但工艺方案二所焊接头均匀变形能力更强,疲劳寿命相对提高92%。研究表明,采用工艺方案二将盖面层改为两道焊的工艺措施,能够降低因焊接热作用引起的热影响区回复与再结晶程度,提高焊接接头均匀变形能力,从而提高接头抗低周疲劳性能。     

连续管激光焊对接接头组织性能分析

目前连续管管—管对接焊多采用氩弧焊工艺,但存在稳定性及可靠性不足的问题。鉴于激光焊热影响区小、不需要填充金属等优点,笔者拟对连续管进行激光焊焊接,并对环焊缝的接头组织性能进行分析,以探索激光焊技术用于连续管对接焊的可行性。实验结果表明,由于功率较小、焊接速度慢导致环缝的软化区出现在不完全相变区、回火区,尚需要进一步优化调整焊接工艺。     

连续油管对接焊残余应力场分析

基于ABAQUS有限元模拟软件对CT90钢级Φ38.1 mm×2.7 mm连续油管焊接接头的残余应力进行模拟,建立了连续油管对接焊有限元模型,得到了连续油管对接焊时焊缝处残余应力分布规律。结果显示,随着热源的移动,温度降低,残余应力增加,期间周向出现了最大残余拉应力405.7 MPa,轴向出现了最大残余压应力195.7 MPa;冷却后,最大残余应力主要集中在焊缝处,并沿着垂直于焊缝方向逐步递减。试验结果对连续油管后续消除对接焊残余应力提供了理论依据。     

连续管管-管对接自动焊技术研究

为了提高连续管管-管对接焊的焊缝性能,得到高质量的对接焊缝,在分析连续管管-管对接焊方法及特点的基础上,对钨极、保护气体以及填充材料的选用原则和焊前准备工作做了简单介绍,并结合连续管自身特点和焊接工艺,提出了采用多层多道焊控制线能量、层间温度,加速冷却及热处理等措施,达到焊缝晶粒细化、改善焊接接头性能的目的。最后指出,目前国内连续油管的对接自动焊技术仍不成熟,还需要继续加大研究,不断完善。     

CT70级低合金高强度油管用钢激光焊焊接接头性能研究

采用激光焊方法进行了CT70级油管用钢的焊接,并对焊接接头的外观、组织、硬度和力学等性能进行了检测。结果表明,激光焊焊接接头整体成形良好,无不良缺陷,焊接接头的强度、冲击韧性与母材相当,弯曲试验全部合格,焊缝及近缝区硬度明显上升。组织观察发现,冷速过快导致焊缝区铁素体变为粗大的块状,块状之间分布少量的小岛状组织,块状组织内部为大量分解不完全的富碳奥氏体。研究表明,激光焊接工艺可用于CT70级油管用钢的焊接与相关产品的制造。     

国产CT80级连续油管用钢带对接焊焊接方法探讨

论述了连续油管(coiled tubing,简称CT)用钢带对接焊的重要性及对接焊要求,同时就国产CT80级3.18mm连续油管钢带的实验室板-板对接焊的焊接方法进行了探讨,涉及的焊接方法有MIG/MAG焊、TIG焊和等离子弧焊接。通过对各种焊接方法的线能量、焊缝成形、焊丝匹配、引熄弧板安装、飞溅的比较,进行了焊接方法选择的评价,初步认为TIG焊线能量可以控制,焊缝成形美观,焊丝达到连续油管使用要求,引熄弧板安装不伤及母材,无飞溅,是比较理想的连续油管钢带焊接方法。由于TIG焊焊接板厚有限,较厚板-板对接可以考虑使用等离子弧焊。     

异种金属摩擦焊油管接头性能分析

通过对 73.02 mm×5.51 mm的摩擦焊异种金属油管的理化性能及整管上/卸扣性能进行研究,分析了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明,异种金属摩擦焊接方法是一种提高油管接头力学性能的有效连接方法,降低了油管加工难度和制造成本,提高了生产效率和产品质量。在异种金属摩擦焊焊缝横截面处,油管管体与外加厚短接呈良好的混合状态,两种金属形成了金属间化合物,使焊缝内部区域具有较高的硬度。同时由于外加厚短接与油管管体焊接形成塑性结合能有效提高焊缝的冲击性能,使焊缝冲击性能高于管体。油管在上/卸扣过程中,摩擦焊缝完好,螺纹接头无粘扣现象,表明异种金属摩擦焊油管接头具有良好的抗扭转能力且抗粘扣性能良好。     

起焊位置对连续油管全位置自动焊焊缝成形的影响

为了研究起焊位置对连续油管全位置自动焊焊缝成形的影响,以国产CT80级Φ31.8 mm×3.18 mm连续油管为研究对象,采用全位置自动TIG焊分别以10点、 6点、 2点为起焊位置进行试验,分析起焊位置与内、外焊缝成形及组织之间的关系。结果表明,以10点为起焊位置(平焊位置起焊)的成形效果较好,且焊缝内、外成形也容易控制。并根据试验结果优化了全位置焊的区域划分及焊接参数,为连续油管现场全位置管-管对接提出合理化建议,为以后连续油管焊接技术的研究开发和应用提供参考。     

连续油管管材及焊接热影响区显微组织分析

为了研究连续油管对接焊时焊接热影响区的显微组织特征,选取连续管管材及焊接接头,通过显微硬度变化确定焊接热影响区(heat affected zone, HAZ)位置,观察热影响区显微组织,利用金相显微镜、 XRD、 EBSD及TEM对HAZ区域进行表征。试验结果表明,连续油管管材显微组织主要以粒状贝氏体为主,其中还存在少量针状铁素体及等轴晶铁素体组织, EBSD试验结果得出管材平均晶粒尺寸为4.9μm,利用TEM观察到大量位错及第二相。并对焊接热影响区中粗晶区、细晶区及不完全重结晶区进行了表征,得到了一系列具有对比性的结果。     

T91耐热钢激光焊和钨极氩弧焊接头组织及力学性能研究

为优化当前T91耐热钢管对接焊缝性能并缩小热影响区,通过对比研究T91耐热钢激光焊（LW）与钨极氩弧焊（GTAW）对接焊缝的微观组织及常温拉伸、高温拉伸、硬度、常温冲击等各项力学性能,探究通过改变当前T91耐热钢焊接工艺提升焊缝质量的新方法。研究结果表明,激光焊（LW）在T91耐热钢的焊接中相比当前使用的钨极氩弧焊（GTAW）展现出了较好的工艺适配性,激光焊（LW）在保证焊缝组织与性能满足接头标准要求的基础上,相比钨极氩弧焊在焊缝粗晶区获得了更为细化的微观组织,焊缝与热影响区更小,且焊缝熔化区室温冲击性能明显提升。     

连续管全位置自动对接焊工艺和接头性能研究

为了进一步提高连续管在油田现场的使用价值和经济效益,设计了一种连续管全位置自动对接焊(自动TIG焊)工艺。采用该焊接工艺对Φ38.1 mm×3.4 mm规格CT80连续管进行了管-管对接焊,并对其焊接接头的强度、塑性、硬度及疲劳寿命进行了检测。检测结果表明,采用该焊接工艺获得的连续管管-管对焊接头,其内外焊缝成形良好,具有优良的强塑性和抗弯曲变形能力,具有较高的疲劳寿命,能满足作业现场的使用要求。     

连续油管及其应用技术进展

介绍了连续油管的发展过程及其在国内外的应用情况;研究分析了连续油管的作业特点;针对连续油管应用中对管材强度、抗疲劳性能、抗腐蚀性能要求,介绍了目前新开发的超高强度管材、抗腐蚀管材以及新型变壁厚连续油管技术;从原材料加工制造技术、热处理方法与工艺、精密焊接技术、板材对接技术以及管材对接技术等方面阐述了连续油管的制造技术;最后介绍了国产连续油管在国内各油田的应用情况。     

X65管线钢焊接接头耐腐蚀性能研究

针对长输管线钢在输油过程中焊接接头腐蚀严重的情况,分别采用PAW焊打底+MAG焊填充、盖面以及TIG焊打底+MAG焊填充、盖面的方法对国产X65管线钢进行焊接,并将所得到的焊接接头与X65管线钢上的SAW焊接接头进行比较。对比3种焊接方法所得到的接头在显微组织、硬度上的差别,并通过三电极电化学研究方法和SSCC试验,评价了不同焊接接头的耐腐蚀性能。结果表明,采用PAW焊打底的焊接接头组织均匀细小,SSCC敏感性最低,耐蚀性能最好;TIG焊打底的焊接接头显微组织与母材相近,耐蚀性能稍差于PAW焊打底的焊接接头;而SAW焊的焊接接头晶粒较粗大,裂纹敏感性稍高,耐蚀性能最差。     

X80长输油气管道闪光对接焊技术研究

针对长输油气管道建设对焊接质量的要求,对X80管线钢的闪光对接焊工艺进行了研究。通过对长输管道用X80管线钢化学成分及力学性能进行分析,结合选定的焊接方法和焊接工艺,对该管线钢进行了焊接,并对其焊接接头的力学性能进行了测试。结果表明,闪光对接焊得到的焊接接头性能良好,接头的强度、硬度、韧性等性能均满足X80管线钢管的安全要求。所选用的焊接方法和工艺参数可用于该管材的现场焊接。     

TC4钛合金不同焊接方法焊接性及接头性能分析

为了研究TC4钛合金在不同焊接方法条件下的焊接性及接头性能,对TC4钛合金分别进行了氩弧焊、冷焊、激光焊、电子束焊以及电阻点焊试验,并对接头的强度、硬度、塑性、韧性、金相组织等进行了对比分析。试验结果显示,采用TA18焊丝,氩弧焊接头强度平均值为982.5 MPa,伸长率为7.5%,强度和塑性匹配良好;冷焊接头强度平均值974.5 MPa,焊缝区硬度低于热影响区,热影响区宽度0.7~1.0 mm,焊接变形改善明显;激光焊接头强度平均值956.5 MPa,伸长率达母材水平;电子束焊接头强度高于母材,塑性低于母材,热处理后接头强度升高,焊缝区存在金相组织的梯度分布;电阻点焊接头的熔核直径和抗剪力随焊接参数增大逐渐增大。研究表明,TC4 钛合金具有良好的焊接性,在弧焊、束焊和电阻焊工艺下,焊接性良好,焊接接头金相组织合理,强度、塑性等 力学性能指标匹配良好。     

修复油管接头断裂原因分析

油管是采油厂用量较大的器材,资料表明:油 管的断裂,绝大部分发生在油管与接箍螺纹联接的 第一啮合齿处。因此,大庆油田多家旧油管修复 厂,均采用了摩擦焊技术来更换已有损伤积累的旧 油管接头,这对充分利用油管管体材料的剩余寿命 及提高修复油管的整体强度起到了很大的促进作 用。但在生产应用中,修复油管中摩擦焊焊接油管 接头焊缝断裂的事故时有发生,下面对此现象进行 初步探讨。     

油气长输管线激光焊接研究新进展

介绍了油气长输管线现场焊接施工的需求,以及激光/GMAW复合焊具有的能显著提高光束能量利用率、改善焊缝成形、降低接头装配精度要求、改善接头力学性能等一系列优点。油气长输管线现场焊接施工时,不论是整个组对接头均采用激光/GMAW复合焊,还是先采用激光/GMAW复合焊接根焊道,随后采用GMAW进行填充焊,两种技术方案均能满足X80和X100高钢级管线钢管焊接接头的性能要求。     

625合金脉冲激光焊接工艺试验研究

625合金是固溶强化型镍基高温合金,采用Nd-YAG脉冲激光焊接方法对625合金试板进行对接焊焊接工艺试验研究,运用正交试验方法,考察了不同焊接工艺参数(包括电流百分比、脉宽、焊接速度、频率、离焦量和侧吹气量)下625合金试板激光焊接的试验指标(焊缝熔深、焊缝表面宽度和焊接接头收缩量)变化,并对试验数据进行了极差分析,获得了各个因素对试验指标的影响程度,得到了625合金激光对接焊的最佳工艺参数。