长输管道自保护药芯焊丝半自动焊典型缺陷分析

在X80管线钢管环焊缝工艺评价试验基础上,统计分析了自保护药芯焊丝半自动焊接缺陷产生的比例;采用金相、扫描电镜和能谱分析等试验方法,观察了典型缺陷的形貌和缺陷中夹杂物的成分。结果表明,自保护药芯焊丝半自动焊接缺陷产生的几率较大,在环焊缝6点和12点位置的缺陷比9点位置的缺陷多。自保护药芯焊丝半自动焊的典型缺陷是夹渣、未熔合和气孔,呈"孔洞"形貌;"孔洞"中常伴随有夹杂物。提出了改善措施,保证长输油气管道运行安全。     

X80自保护药芯焊丝半自动焊焊缝夹杂物特征分析

为了详细研究高钢级管线钢自保护药芯焊丝半自动焊焊缝韧性波动的原因,选取了工业生产的3种X80自保护药芯焊丝和5种壁厚18.4 mm的X80钢板,通过正交组合后进行焊接评定试验,并采用光学金相、扫描电镜等手段对15种焊缝中的夹杂物进行了详细的定性和定量分析,结果显示:X80自保护药芯焊丝半自动焊缝内自根部向上夹杂物数量和尺寸逐渐减少;夹杂物颗粒细小,平均颗粒尺寸在0.4μm左右,最大颗粒尺寸控制在2.0μm以下;夹杂物类型主要是以A12O3为主的球形复合氧化物,没有观测到多边形AlN尤其是大颗粒夹杂物的存在。研究结果表明,X80自保护环焊缝夹杂物控制水平较理想,夹杂物并不会对冲击韧性造成不利影响。     

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。     

自保护药芯焊丝中Cr含量对钢管焊缝冲击性能及组织的影响

从自保护药芯焊丝合金元素角度出发,探究了自保护药芯焊丝半自动焊焊缝冲击性能不稳定的主要影响因素。采用两种不同Cr含量的自保护药芯焊丝对同一种钢板进行焊接,对获得的焊缝金属进行了夏比冲击性能检测和金相组织分析,探究了合金元素Cr对自保护药芯焊丝半自动焊焊缝组织及冲击性能的影响。分析结果表明:焊丝中Cr含量较高的焊缝冲击功离散性大,且焊缝中链状M/A含量高。     

低温条件管件全自动自保护焊接工艺开发

论述了药芯焊丝自保护焊接工艺特点,介绍了低温条件下管件全自动自保护焊接工艺的开发,并提出了焊接过程中的具体注意事项。试验证实,低温条件下管件可以实现药芯焊丝自保护的全自动焊接。试验结果显示,焊缝低温韧性良好,可以满足低温条件下的焊接需要。     

X100及X80焊管焊缝韧性降低原因分析

研究了X100和X80焊管焊缝的显微组织和冲击韧性,详细分析了焊缝韧性降低的原因。通过组织分析,得出显微组织不均匀即M/A组元和夹杂物聚集是降低焊缝韧性的重要因素。通过氧、氮、氢含量的测定和夹杂物分析,可知焊缝含氧量高导致焊缝中含有较多大尺寸非金属夹杂物,从而显著降低焊缝韧性。脆性M/A组元是导致焊缝韧性降低的另一个重要因素。控制焊缝韧性降低的主要措施为控制焊缝含氧量和脆性M/A组元含量。     

油气长输管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接技术

为实现复杂施工环境下的管道自动焊接,利用自保护药芯焊丝具有较好的全位置焊接性、良好的脱渣性与电弧稳定性、未熔合缺陷低、无需保护气体、在风速小于8m/s时不需采用任何防风措施的优势,研制了管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接系统(由安装焊炬的焊接小车、导向轨道、自动控制系统、焊接电源及送丝机等组成),应用自保护药芯成品焊丝对X80管线钢进行了焊接试验,确定了合适的自保护药芯焊丝自动焊焊接参数,进而制订了"内焊机根焊+管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接填充、盖面焊接"的焊接工艺,并对该工艺焊缝进行了力学性能测试。试验结果表明,管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接系统整体性能稳定,焊接过程平稳,可有效提高焊接过程的连续性与稳定性,焊接接头的内在质量、外观成形、力学性能都满足X80管线钢的焊接标准要求,且焊接时不需防风棚,可有效降低管道焊接综合成本。同时,还提出了进一步研发适合于自动焊接的专用自保护药芯焊丝的合理化建议。     

自保护药芯焊丝焊缝组织及性能研究

采用E71T8-Ni1J自保护药芯焊丝进行X70管线钢管半自动焊接,通过光谱分析、金相、扫描电镜、力学性能等试验手段,研究了X70管线钢管自保护药芯焊丝焊缝不同焊层及层间热影响区的组织特征和力学性能。试验结果表明,根焊组织主要由细小的等轴晶、板条马氏体和少量粒状贝氏体组成：填充焊层中可以观察到明显的奥氏体晶界,组织主要由准多边形铁素体、粒状贝氏体和M／A组元组成：层间热影响区组织由少量准多边形铁素体、粒状贝氏体、M／A组元以及沿奥氏体晶界连续分布的“项链状”M／A组成。焊缝的抗拉强度为720～750MPa,-20℃夏比冲击功为78～128．5J。层间热影响区组织中沿晶界分布的“项链状”M,A、晶内粒状贝氏体板条间形成的平行排列的条状M／A组元以及焊缝中粗大不均匀的组织会降低焊缝的韧性。     

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。     

X80管道钢焊接用自保护药芯焊丝的研制

文章分析了自保护药芯焊丝的主要成分及作用,介绍了天津市金桥焊材集团有限公司研制的X80管道钢用自保护药芯焊丝的力学性能试验结果.试验结果表明,其渣系具有很强的脱氧、脱氮和脱氢能力,对焊道能起到很好的保护作用,可获得高质量的焊缝.     

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。     

X80管线钢用气体保护焊丝的研制

为了满足X80管线钢焊接时的强度、冲击韧性等性能要求,设计了以Mn-Ni-Mo-Ti-B为合金系的焊丝。确定了X80管线钢用气体保护焊丝熔敷金属组织应以大量针状铁素体和少量粒状贝氏体的复合组织为主,同时明确了焊丝的化学成分。试验分析表明,所用焊丝熔敷金属强度、冲击韧性和硬度等均达到了要求值。焊缝熔敷金属显微组织也达到了设计目标,即获得了以针状铁素体为主,其间弥散析出少量粒状贝氏体的焊缝复合组织。同时利用扫描电镜对冲击断口形貌进行了分析,断口具有典型的韧窝。最后利用透射电镜探究了针状铁素体在夹杂物表面的形核机理。     

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。     

管线钢管焊接专用SJ101-G烧结焊剂的研制

介绍了SJ101－G烧结焊剂的化学成分和研制过程,通过对SJ101－G烧结焊剂配合H08C焊丝焊接X70管线钢的焊缝力学性能的解剖分析,指出采用传统的熔炼焊剂、SJ101等烧结焊剂其焊缝不能满足标准关于韧性的要求。并通过大量的X65、X70级管线钢的生产试验,指出SJ101－G烧结剂配合H08C焊丝焊接65X、X70级管线钢管焊缝X射线探伤可达到I级标准要求,韧性也能达到标准要求。     

C—Mn钢焊接中的焊接材料匹配

文章对我国常用的“４３１”焊剂匹配的Ｈ０８Ａ，Ｈ０８Ｃ两种焊丝，作埋弧焊接的焊缝力学性能试验进行了对比。通过微观组织检验，扫描电镜，能谱仪分析等手段，分析了Ｈ０８Ｃ焊丝匹配“４３１”焊剂，焊缝韧性偏低的原因，结果表明，当焊丝，焊剂匹配不当时，合金元素偏高，焊缝中出现有害的第二相组织，夹杂物严重，导致韧性下降。故此，应合理选择焊丝，焊剂匹配以满足性能要求。     

CO2焊和MAG焊的工艺性能及焊丝的研发与应用

通过CO2气体保护焊和混合气体保护焊(MAG)工艺性能的对比,强调MAG焊在减少熔滴过渡过程中的飞溅、改善焊缝成型、提高焊缝金属冲击韧性方面优于CO2焊接工艺.列举了MAG焊在重要构件如管线钢管等焊接方面的应用实例,提出:对薄板及要求不高的构件可采用纯CO2焊;对中、厚板及对焊缝质量要求(如韧性、外观等)较高的重要构件,推荐采用纯CO2气体 药芯焊丝或富氩(Ar CO2)混合气体 实芯焊丝两种工艺;有条件的情况下应积极使用脉冲MAG电源,以进一步提高焊速,改善过渡.同时重点介绍了日本近年关于焊丝开发(无镀铜实芯焊丝、焊后去应力回火钢材用无再热裂纹全位置药芯焊丝、低相变温度焊丝)与应用方面的研究成果.     

高钢级天然气管道环焊缝断裂问题探讨

国内高钢级天然气管道环焊缝失效案例主要表现为沿焊缝金属的脆性断裂特征,环焊缝断裂失效的原因主要与焊缝冲击韧性低、变壁厚连接位置的局部应力集中、危害性面型缺陷等相关。通过重点分析自保护药芯焊丝的环焊缝金属冲击韧性、不等壁厚环焊缝接头局部应力集中的影响因素,提出了相应的失效控制要素和措施建议。