铝合金螺旋焊管双面双弧TIG焊接技术

为了得到较高焊接质量的铝合金螺旋焊管,提高焊接效率,采用新型双面双弧脉冲波控TIG焊接技术对6 mm、7 mm、8 mm、10 mm高强耐蚀铝合金板材进行了焊接试验,并对所焊试样的焊接接头进行了射线和金相检测。检测结果表明,采用双面双弧脉冲波控TIG焊接工艺,焊缝成形美观,无气孔、夹渣、焊瘤、咬边等缺陷;焊缝内部质量、金相组织符合标准规范要求。     

真空粉末绝热低温液体储槽内筒焊接质量控制

在对奥氏体不锈钢焊缝低温冲击韧度进行试验并进行焊接工艺评定的基础上，制定了真空粉末绝热低温液体储槽内筒体施焊的焊接工艺，提出了防止焊接过程中出现缺陷的措施。     

基于欧洲标准的风电塔筒用S355NL钢焊接工艺评定

为了保证风电塔筒焊接结构件的焊接质量,基于欧洲标准对风电塔筒用S355NL钢进行了焊接工艺评定。焊接采用CO2气体保护焊+埋弧焊焊接工艺,焊前不进行预热,不进行清根处理;焊后对焊接接头进行了外观检查、无损探伤、金相检验以及拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能试验,并对试验结果进行了综合评定。评定结果表明,焊接接头各项性能均符合标准规范要求,焊接试验拟定的焊接工艺合理。生产实践证明,依据评定合格的焊接工艺编制的焊接工艺规程指导焊接生产, 完全可以满足风电塔筒用S355NL钢批量生产要求。     

Φ1 422mm大口径X80钢管道全自动焊接技术应用

全自动焊接工艺可以有效地提高焊缝焊接质量,提升焊接效率,尤其可以实现长输管道焊接流水化作业。通过管道控制断裂试验场科研项目,模拟野外环境,对Φ1 422 mm×21.4 mm的X80钢大口径管道焊接技术进行了全方位实地应用。现场分别采用中石油管道局研究院自行开发的CPP900-IW56型内焊机和CPP900双焊炬外焊全自动焊设备进行了全自动根焊和填充盖面,焊后对焊缝进行了热处理。焊接材料使用国外技术领先的药芯焊丝,全部焊缝焊接质量均达到了I级。管道爆破试验中Φ1 422mm的X80钢管焊缝未出现气孔、裂纹等质量缺陷,此次管道爆破试验可为即将开工的中俄东线天然气管道工程和国内陆续开工的大型长输管道工程施工提供技术储备和技术支持。     

真空隔热油管内外管环焊搭接接头评价方法研究

为了评价真空隔热油管的内外管环焊缝性能,开发了一种新型环焊搭接试验方法。该方法以N80-1隔热管为试验材料,采用CO2气体保护焊进行环焊焊接,并对焊接接头进行了拉伸试验、DR检测以及金相分析。试验结果表明,在筛选出的最佳工艺下焊接的隔热油管内外管封焊缝的平均抗拉强度大于700 MPa,接近管体的抗拉强度;内外管封焊缝金属与母材熔合良好,表明所选工艺合理,且DR检测结果表明焊缝没有出现夹杂、气孔等缺陷。     

筒体容器内焊缝MAG自动焊方法的研究

为解决筒体容器双面埋弧焊中的碳弧气刨清根带来的恶劣作业条件问题,研究了专用的MAG自动焊接系统,该系统的上下随动跟踪机构的设计,解决了筒体内焊缝焊接弧长控制的难题,并在焊枪摆动驱动控制中,采用细分法驱动步进电机,提高了焊枪摆动的稳定性和控制系统的可靠性。试验证明,采用MAG自动焊方法对筒体容器内焊缝进行焊接,不仅焊接质量能满足产品质量要求,而且显著改善了作业环境和工人的劳动强度,因此,该系统具有实用价值。     

一种自动熔化极气体保护焊焊接装置设计及应用

针对不锈钢复合板压力容器筒体环焊缝焊接的焊接质量受人为因素影响大、劳动强度高、焊接效率低等缺点,在现有埋弧自动焊机机架结构基础上加装自制工装架和焊接机构,设计出一种自动熔化极气体保护焊焊接装置。实际应用表明,改装后的焊接工装性能可靠,使用效果良好,可实现不锈钢复合板压力容器筒体环焊缝的全自动气体保护焊。     

L360QS/316L不锈钢复合钢管焊接工艺和性能研究

介绍了?准355.6 mm×(10+3) mm规格L360QS+316L不锈钢复合钢管的新型焊接工艺,即首先采用TIG焊在复合钢管管端进行堆焊预处理,然后再采用氩气保护TIG焊进行对焊操作。为评价环焊缝的性能,焊后对其焊接接头进行了拉伸试验、冲击试验、硬度测试、晶间腐蚀及应力腐蚀试验。试验结果表明,采用该工艺焊接的L360QS+316L不锈钢复合钢管环焊缝焊接接头性能良好,且具备耐晶间腐蚀和应力腐蚀性能;堆焊层起到了很好的隔离作用,保证了焊缝的质量。     

锅炉集箱成排小管座自动焊焊接试验及工艺改进

针对锅炉集箱小管座焊接结构特点及生产质量要求,开展了集箱小管座典型焊接接头自动焊焊接工艺研究。采用药芯焊丝气体保护焊方法及外夹管壁定位方式,选择匹配的焊接装备及预置的焊接工艺参数,进行了集箱成排小管座自动焊焊接试验,并对焊件进行了质量检测。对检测中发现的焊缝气孔、夹渣、未熔合等缺陷的形成因素进行了分析,并对焊接工艺进行了优化。采用优化后的焊接工艺,可获得质量稳定、成型美观的焊缝,焊后基本不需要修磨,一次合格率提升至98%～99%,焊接效率较焊条电弧焊提高一倍。     

双金属复合管焊接失效原因分析

新疆某气田双金属复合管部分管线在试压合格后的投产试运阶段出现了焊缝开裂及刺漏现象。对焊缝失效原因进行分析可知,复合管焊接时根焊和过渡焊的厚度一般都大于钢管复层厚度,从而会占用填充焊和盖面焊的厚度空间,使得填充层和盖面层形成高硬度区,韧性变差,当管道承受弯曲应力和蠕变应力时,就有可能在焊缝处出现裂纹或开裂现象。提出新的焊接工艺,即采用TGS-309Mol不锈钢焊条直接焊接填充层及盖面层,并在封焊、根焊和过渡焊时进行背面氩气保护,对焊接试件除按照NB/T47014—2011要求进行试验外,再补充晶间腐蚀试验、全浸腐蚀试验。执行新的焊接工艺后,重新焊接192道焊口,一次焊接合格率99%,试压一次成功,管线运行良好。     

输油管道盗孔结构修复应力分析及结构优化设计

为了有效快速地修复输油管道盗油孔,建立了长距离油气管道有限元模型,利用ANSYS有限元分析软件对盗孔修复整体结构进行优化设计、耦合场分析及修复等系统化的仿真模拟。结果显示,盗孔及焊帽修复主要对盗油孔局部存在影响,结构改变造成应力集中,最大应力发生在孔的内边缘;补板修复方法最大应力发生管体开孔边缘处。研究结果表明,对于单一的盗孔,在相同压力下,补板修复方式产生的焊接残余应力最小,危险区数量最少,结构最为安全,是相对较好的盗孔缺陷修复方法。     

焊接工艺对双金属复合管对接焊缝晶间腐蚀的影响

为了保证双金属复合管对接焊焊缝的耐腐蚀性能,结合双金属复合管对接焊的特点与特殊要求,从焊材的选取和焊接工艺参数的设计出发,验证了不同焊接工艺对复合管对接焊焊缝晶间腐蚀的影响。结果显示,实芯焊材正常焊接工艺下,焊缝的晶粒度与母材相当,没有出现腐蚀坑和晶间腐蚀弯曲开裂现象;药芯焊材及大热输入焊接工艺下,焊缝均出现不同程度的腐蚀。试验结果表明,双金属复合管在对接焊时最好选择与覆层材质相当的实芯耐蚀合金焊材,同时,要注意焊接热输入量的控制和内部惰性气体的保护。     

全自动焊含缺陷环焊缝管段承载能力研究

为了研究全自动焊在役管线的真实承压能力,通过水压爆破试验对全自动焊含缺陷环焊缝在役管段的承载能力进行研究。研究结果表明,全自动焊焊接工艺下环焊缝缺陷主要是未熔合缺陷,且3种含未熔合缺陷管段起爆点、爆破压力、撕裂方向大致相同;含3种未熔合缺陷环焊缝管段的真实爆破压力均大于爆破压力的理论计算值,远远满足现场运行所需要的承载能力;含缺陷环焊缝的存在并没有对在役管段的整体承载能力造成影响;管段的承载能力主要取决于母材自身的材料性能。     

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。     

镍基合金625+X65复合管的焊接性和焊接工艺研究

针对镍基合金625+X65复合管的镍基合金625与X65低合金钢的化学成分及物理性能差异较大,导致该复合管焊接时易产生热裂纹的问题,通过焊接试验和焊缝防腐蚀试验对镍基合金625+X65复合管的焊接性及焊缝防腐蚀性能进行了试验研究。结果表明,采用适当的焊接工艺参数、选择正确的焊接方法和焊材能够获得性能良好的复合管焊缝,且焊缝表面成形良好,力学性能和抗腐蚀性能均能满足相关标准的要求。     

X65钢管内壁堆焊镍基合金耐蚀层过程的数值仿真模拟

为了提高含硫管道的耐腐蚀性能,通过对ANSYS焊接温度场热源理论和边界条件进行研究,建立了堆焊过程的数学模型和物理模型,对X65钢管内壁堆焊625镍基合金温度场和应力场进行了动态模拟。模拟分析结果显示,焊接温度高达1 700 ℃,堆焊层和钢管界面形成了比较好的熔合;堆焊结构的径向和轴向残余应力均很小,钢管表面残余应力为压应力,最大残余压应力达202 MPa。研究结果表明,采用合理的焊接参数,在X65钢管内壁堆焊625镍基合金层,可保证堆焊结构的可靠性,提高管道的耐腐蚀性能。     

国产X80大直径厚壁螺旋埋弧焊管开发

为了进一步降低管道建设成本,采用低C、低Mn和Mo-Cr-Ni-Nb-V-Ti合金设计,开发出了以针状铁素体为主的X80级22 mm/21.4 mm厚壁热轧卷板;通过制管工艺优化和控制,开发出了X80级Φ1 219 mm×22 mm和X80级Φ1 422 mm×21.4 mm国产大直径、厚壁螺旋缝埋弧焊管。产品性能检测结果表明,管体屈服强度、抗拉强度、焊接接头拉伸强度以及管母、焊缝、HAZ冲击韧性、DWTT等指标均达到或超过西气东输三线和中俄东线技术条件要求和API 5L标准要求;钢管静水压爆破试验起爆点位于母材,爆破口呈100%韧断;环切法测得环向弹复量为-55~-220 mm,盲孔法测得环向残余应力为-179~264 MPa,与同规格、同钢级直缝管相当,具有较低的残余应力。产品经国家油气管材质量监督检验中心检测,并经管道局环焊试验,符合管道工程技术条件和API5L及相关标准要求。产品千吨级试制表明,国内具备工业化批量生产能力。     

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。     

UNS N06625镍铬合金焊接工艺研究

分析了Gorgon液化天然气项目应用的UNS N06625镍铬合金管道的焊接性,并对该管道进行了焊接工艺评定试验,提出了控制焊接质量的措施。研究分析表明,UNS N06625镍铬合金焊接应采用较小的热输入,焊接工艺选用手工钨极氩弧焊和INCONEL Filler Metal 625焊丝,可以避免在焊接过程中出现热裂纹,使焊缝获得与母材良好匹配的性能。通过焊后无损检测和理化性能检测,UNS N06625镍铬合金焊缝性能符合标准要求。     

X70M大壁厚螺旋埋弧焊管丁字焊缝工艺性能研究

X70M大壁厚螺旋埋弧焊管丁字焊缝焊接接头强度过高,经过成型器反变形易产生层状撕裂,焊缝热影响区温度过高易使焊缝组织产生脆化现象,为了确保X70M大壁厚螺旋埋弧焊管丁字焊缝焊接接头的各项性能指标,采用H08D焊丝与SJ101G焊剂匹配进行工艺试验,焊接过程中严格控制层间温度、减小焊接热输入及焊后热处理形式,通过试验得出了合理的焊接工艺。试验结果表明,按该工艺所焊试件的各项性能指标均达到API SPEC 5L PSL2标准及客户技术条件,采用此工艺已成功地生产了数万吨尼日利亚输油管线用管,效果良好。