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。     

近中性土壤溶液中X65管线钢应力腐蚀开裂研究

将中国西部某管线现场取得的土壤样品配制成土壤溶液,对X65管线钢在该土壤溶液中进行氢渗透、慢拉伸和应力波动试验。通过观察试验数据和试件主断面及表面扫描电镜图,评价X65管线钢在该土壤溶液中发生SCC的敏感性及其他力学因素对SCC的影响。结果表明:X65管线钢在试验土壤溶液中对SCC是敏感的,氢原子的渗入使得敏感性提高,且提升的幅度较大,CO2气体能够促进氢在管线钢中的渗透;应力波动对应力腐蚀开裂初始阶段裂纹的萌生有重要的影响,二次应力波动试验表明,交变载荷的作用能够导致裂纹的进一步扩展。     

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。     

X65管线钢焊接接头的显微组织和低温韧性研究

研究了X65管线钢焊接接头的显微组织和力学性能。试验结果表明，该钢焊接接头焊缝为典型的铁素体和少量的珠光体组织，HAZ（热影响区）含有侧板条铁素体。焊接接头的拉伸试验断裂部位在焊缝。焊接HAZ熔合线附近的硬度值最高，远离熔合线硬度降低，并逐渐接近母材金属的硬度，从冲击结果和上述的硬度结果可以看出，焊接接头有良好的冲击韧性。焊缝和母材属于“低强度”匹配。焊接接头和母材都具有良好的力学性能，焊缝的断裂韧度相对优于热影响区。     

X65MS酸性服役管线钢焊接性研究

利用Gleeble 3500热模拟试验机,根据测得不同冷却速度下材料的相变温度,建立了X65MS耐酸管的SH-CCT曲线。结合微观组织和显微硬度测试,分析了X65MS管线钢焊接性。试验结果表明:X65MS酸性服役管线钢制管埋弧焊时存在热影响区软化现象,将焊后冷却速度提高至20 ℃/s可以改善热影响区软化,此时焊接热影响区组织为粒状贝氏体。     

X100管线钢的焊接工艺研究

针对X100管线钢管的焊接性、现场焊接工艺等展开研究.对焊缝进行破坏性试验研究表明,采用RMD+ FCAW焊接工艺获得的焊缝性能比SMAW高;SMAW工艺的焊接接头的弯曲试件出现熔合线横裂的缺陷,但满足SY/T 4103-2006中关于焊接工艺评定标准;两种工艺获得的接头基本能满足与母材强度相匹配的要求;焊缝金属-30℃时的抗冲击韧性较高,能满足低温环境现场施工的需要.     

抗硫化氢腐蚀碳钢的焊接

介绍了湿硫化氢环境中钢材的腐蚀种类及破坏机理、诱发硫化氢腐蚀的因素、抗硫化氢腐蚀钢材的选用原则和基本要求;从抗硫化氢腐蚀碳钢的焊材选用和焊接工艺要求这两方面进一步做了说明,特别针对抗硫化氢腐蚀碳钢的焊接问题,给出了一种低硫磷、高韧性、抗氢致硫化物应力腐蚀裂纹用的钢焊丝产品,该产品经专业机构抗HIC、SSC检测和金相试验测试以及在工程中的实际应用,结果表明完全能满足抗硫化氢碳钢焊接的特殊要求。     

X80管线钢焊接工艺研究

本文阐述了X80管线钢的焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数,通过焊缝外观检验、金相检验和力学性能试验优化了X80管线钢焊接工艺参数。     

表面纳米化处理对X80管线钢焊接接头的影响

采用表面机械研磨处理(SMAT)技术对X80管线钢焊接接头进行了表面自身纳米化处理。分析了SMAT前后X80管线钢焊接接头的疲劳及电化学腐蚀特性。结果表明,对X80管线钢焊接接头进行90min的SMAT后,可以在X80管线钢焊接接头表层一定深度范围以内获得纳米晶组织,纳米晶尺寸分布为5～15nm;在近似服役条件下的全应力范围内,SMAT可以显著延长X80管线钢焊接接头的疲劳寿命,其疲劳极限可提高13%;SMAT可提高X80管线钢焊接接头的电化学腐蚀性能,使其电化学腐蚀倾向和自腐蚀电流密度均有所降低。     

海底尾水排放用X65MO超厚壁螺旋埋弧焊管的开发

为开发适用于尾水排放并满足海底运行条件的螺旋埋弧焊管,通过化学分析、显微组织分析和力学性能试验等方法,开发出一种低C及Mn-Cr-Mo-Nb系合金体系、多边形铁素体+粒状贝氏体+少量珠光体组织特征的X65MO材质、25.4 mm超厚壁热轧卷板。同时,通过径厚比、板宽、成型角对成型质量的影响规律和焊接线能量对焊缝质量的影响规律进行分析研究,确定出小径厚比、超厚壁Φ1 219 mm×25.4 mm钢管的成型参数和焊接参数,获得了低残余应力和高焊接质量的钢管,并且对试制的螺旋埋弧焊管的理化性能进行了检测。结果显示,钢管母材屈服强度为475～560 MPa,抗拉强度为570～635 MPa,焊缝抗拉强度为590～690 MPa;-10 ℃下的母材、焊缝和热影响区夏比冲击功平均值分别达到427 J、207 J和215 J,0 ℃下DWTT剪切面积平均值为98%;母材、焊缝和热影响区硬度最大值为241HV10。研究表明,试制的海底尾水排放用X65MO钢级Φ1 219 mm×25.4 mm超厚壁螺旋埋弧焊管具有良好的力学性能,可满足API SPEC 5L（46版）标准和工程技术条件要求。     

X65钢级海洋管道全尺寸疲劳性能试验研究

文章针对X65钢级海洋管道,综合考虑焊接残余应力、应力集中、焊接初始缺陷、管道停输及内部介质压力波动等多因素影响,在国内首次开展了管道四点弯曲+内压联合的全尺寸疲劳试验研究。通过管道全尺寸疲劳性能试验,得到不同规格管道在不同应力幅下的疲劳循环次数,而后依据国际通用的标准规范BS 7608与DNV C203对全尺寸疲劳试验结果进行了量化的评定分析。该研究不仅有利于积累海洋管道全尺寸疲劳性能试验数据,且可为评价海洋管道后续的全尺寸疲劳试验寿命及服役期间的安全运行周期提供定量依据。     

高强度X100管线钢自动焊接技术研究

为了获得X100高强度管线钢管环焊缝焊接接头的各项性能,在对X100高强度管线钢化学成分、力学性能分析的基础上,结合选定的焊接工艺方案,对该管线钢管环焊缝焊接接头的强度、冲击韧性、硬度、断裂韧性（CTOD）和抗氢致开裂（HIC）等进行了试验分析。结果表明,X100高强度管线钢具有良好的焊接性能,焊接接头的各项性能指标均满足管道运行安全要求,所选用的焊接材料、焊接方法和工艺参数可用于该管材的现场焊接。     

超高强度X100管线钢埋弧焊焊丝研制

以Mn-Ni-Mo-Ti-B为主要合金系,研制出了一种能够适用于X100超高强度管线钢埋弧焊焊丝。该焊丝与相应的BG-SJ101H2焊剂匹配,依据GB/T 12470—2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》要求,经熔敷金属试验检测,屈服强度685 MPa,抗拉强度780 MPa,-40℃冲击功均在27 J以上;通过X100钢管埋弧焊接后,焊缝外观形貌和工艺性能良好,力学性能优良,抗拉强度在780 MPa以上,-10℃冲击功为100 J,实现了焊缝高强度和高韧性的良好匹配,能够满足X100埋弧钢管性能要求。     

X65级薄壁直缝埋弧焊管焊接工艺试验研究

针对X65级9.5 mm薄壁JCOE钢管进行了内外焊三丝和双丝两种不同焊接工艺参数的试验研究,并对两种方案的焊接接头性能进行对比分析。结果表明,两种方案均能满足技术条件要求,内外焊双丝焊接工艺生产的钢管各项指标更优。选择该方案在工厂进行了批量生产,其焊缝拉伸性能均达到标准要求,且断裂位置均位于母材;母材、焊缝及热影响区的硬度均低于较低技术条件最大允许硬度265HV10的要求;焊缝组织为针状铁素体,焊接接头具有良好的韧性。     

X80管线钢焊接热影响区软化问题研究

为了提高管线钢焊接热影响区组织性能,控制热影响区软化问题,分析了当前超低碳微合金X80直缝埋弧焊管焊接热影响区的软化现象,以及热影响区软化导致的弯曲开裂等质量问题。采用焊接热模拟及批量生产检验数据统计分析等方法,研究了影响X80管线钢焊接热影响区软化的因素。研究结果表明,母材合金元素、焊接热输入、母材强度以及三者之间的匹配是影响焊接热影响区软化的关键因素。指出,母材合金设计应考虑焊后热影响区的强度,母材强度应与热影响区强度相匹配。     

X65级管线钢板焊接性能研究

利用Gleeble 3500热模拟试验机及相变仪,建立了X65级管线钢板的焊缝热影响区连续冷却转变曲线——SH-CCT曲线,用于研究其焊接性能.按照建立的SH-CCT曲线合理选择焊接工艺,进行厚度为10 mm的X65级管线钢板CO2气体保护焊接,对焊接接头进行了硬度、拉伸及冲击等试验.借助金相显微镜,观察分析了不同冷却速度下的显微组织和焊接接头不同部位的显微组织.结果表明,根据建立SH-CCT曲线所选择的CO2气体保护焊接工艺是合理的,焊接接头具有良好的显微组织和综合性能.     

X120管线钢焊接试验及分析

采用焊接热模拟方法研究了线能量对X120管线钢HAZ韧性的影响,并通过3种不同成分焊丝与焊剂的匹配试验,确定了X120管线钢的最佳焊材匹配方案。以确定的工艺参数对JCO成型的X120管线钢进行了焊接实践,并对焊后钢管的性能进行了分析。研究表明,当线能量为35kJ·cm-1时,X120管线钢HAZ具有最高的韧性值;目前现有的焊接材料较难实现X120管线钢的过匹配焊接,应重点开发X120管线钢专用焊材;与普通管线钢具有较佳的弯曲变形能力不同,X120钢管在8倍壁厚的弯轴直径下弯曲出现裂纹,这主要是因为X120钢管焊缝CGHAZ晶粒长大明显,组织中M/A数量多,呈长条状分布,导致了X120钢管焊缝CGHAZ的脆化。     

X100超高强度管线钢用埋弧焊烧结焊剂研制

研制出一种能够适用于X100超高强度管线钢焊接的烧结焊剂,该焊剂以CaF2-MgOAl2O3-CaO-SiO2氟碱型为主要渣系,碱度为1.8~2.0。采用该焊剂匹配开发的X100专用焊丝,在不同焊接参数下进行内外双丝双面埋弧焊接,焊接过程电弧平稳,脱渣效果和工艺性能良好,焊缝成形美观。焊后对焊接接头力学性能进行了检测,检测结果显示,焊缝抗拉强度可达790 MPa以上,-10℃焊缝冲击韧性达100 J以上,完全适用于X100管线钢的焊接。