长输管道全自动焊接边缘未熔合产生原因与抑制技术

全自动焊接技术具有焊接速度快、坡口角度小、焊接面窄等特点,广泛应用于长输管道焊接中。长输管道全自动焊焊缝的射线检测(RT)底片中经常出现线型影像,该线型影像一直被误认为是伪缺陷。以此为研究对象,通过反复工艺评定试验,对比不合格射线检测(RT)样片,发现此类线型影像并非伪缺陷,而是由边缘产生的未熔合线性缺欠;根据缺欠产生原因,研究长输管道全自动焊接边缘未熔合抑制技术,提高了长输管道全自动焊的焊接质量,其一次焊接合格率可达98.5%以上。     

装配条件对X80钢外根焊接头成分与性能的影响

摘要： X80钢管道铜衬垫外根焊全自动焊接过程中,装配条件的改变对铜衬垫熔化导致的Cu元素向焊缝扩散及接头的力学性能具有一定影响。系统地分析了不同对口间隙与错边量对X80钢管道铜衬垫外根焊全自动电弧焊接接头的Cu元素含量和力学性能的影响。通过能谱分析和化学成分分析对焊缝中的Cu元素含量进行表征,利用拉伸试验、常温冲击试验及背弯和侧弯试验测量不同装配条件下接头的力学性能。结果表明,对口间隙大于1.0 mm或错边量大于3.0 mm的装配条件下焊缝成形质量差;在保证获得良好焊缝成形的条件下,对口间隙和错边量的增大会导致根焊层底部Cu含量的增加,但不同条件下焊缝的Cu元素含量均低于0.5%(质量分数),铜衬垫的使用对焊缝Cu元素含量影响不大。接头的力学性能测试结果显示,不同装配条件下得到的接头抗拉强度和冲击韧性差异较小,且拉伸试样均断裂在母材位置,热影响区的冲击韧性优于焊缝,而对口间隙和错边量的增加会降低接头的弯曲性能。 创新点： 研究了不同装配条件对X80钢管道铜衬垫外根焊接头的Cu元素含量和力学性能的影响,发现对口间隙和错边量的增大会导致根焊层底部Cu元素含量的少量增加及接头弯曲性能的下降,而对接头的抗拉强度及冲击韧性无显著影响。     

严寒条件下X80钢管道全自动外焊焊缝组织与性能

在?30 ℃严寒环境下进行了X80管线钢MAG电弧多层多道焊接试验，研究了22 mm厚管线钢焊接接头的显微组织、拉伸性能、显微硬度以及低温冲击韧性. 结果表明，在严寒条件下采用高强韧焊丝获得的接头，其焊缝组织组成主要为针状铁素体和先共析铁素体，粗晶区存在大量板条状贝氏体铁素体；焊接接头硬度呈“M”形分布，粗晶区的大量板条状贝氏体铁素体是该区域显微硬度值最大的主要原因；焊接接头的平均抗拉强度为684 MPa，具有延性断裂的典型特征；接头韧性薄弱区集中于焊缝区域，其平均冲击吸收能量为83 J. 与常温焊接相比，由于严寒条件焊接提高了冷却速度，促进了针状铁素体和M/A岛状组织的析出，严寒条件下接头的抗拉强度和显微硬度增加，但焊缝区域低温断裂韧性显著下降；同时，严寒条件下施焊更易产生气孔缺陷.     

预热及保温对严寒环境X80钢管道全自动外焊焊缝组织与性能的影响

研究了-30 ℃严寒环境下采用不同预热及保温措施进行电弧焊接的X80钢,观察了不同焊接条件下接头各区域的显微组织特点,通过硬度测试、拉伸试验、低温冲击试验对接头的力学性能进行了表征。研究结果表明：严寒环境下焊接得到的X80钢焊缝以柱状晶为主,填充区主要由针状铁素体、先共析铁素体及少量魏氏组织组成,随着预热及保温温度升高,魏氏组织的尺寸和数量都有所减小;接头硬度的极大值与极小值分别出现在热影响区的粗晶区与不完全重结晶区,随着预热及保温温度的升高,接头的整体硬度降低,焊缝区域的低温冲击韧性增强,而抗拉强度先提高后降低;预热及保温是接头在严寒环境下获得具有良好综合性能的有效措施,预热及保温温度为100 ℃时接头性能最优。     

水网地区大直径长输管道自动焊施工适应性研究

针对水网地区大直径长输管道施工过程中存在的设备行走困难、施工带承载力差、焊接质量不稳定等问题,从线路优化、设备改造、施工带改造、机组配置优化等方面进行了管道自动焊施工的适应性研究,并从施工方案和工艺规程制定、焊接前准备以及焊接过程控制等方面提出了针对性的焊接质量控制措施。优化后的管道自动焊施工技术经过项目施工验证,不仅降低了水网地区管道施工难度,提升了施工效率,而且充分发挥了全自动焊接技术高效、高质量和高稳定性的特点,证明了全自动焊在水网地区大直径长输管道施工中的可行性,为自动焊技术在水网地区管道施工中的推广提供了依据。     

水网地区铜衬垫外根焊全自动焊接技术适应性

中俄东线天然气管道工程南通—甪直段线路具有水网密布、地下水位高、地基承载力差等特点，为确保工程的施工质量和进度，引入在平原地区已经应用成熟的铜衬垫外根焊全自动焊接工艺，在水网地区开展材质为X80M、规格为φ1 422 mm×32.1 mm管道钢的施焊适应性验证研究。分析了施工地段的气候和地质对施工的影响，统计了单道焊缝各工序用时并计算流水线作业时的日最高工效，对焊缝的质量及性能进行了测试。试验结果表明，采用铜衬垫外根焊全自动焊接工艺在水网地区的气候及地质条件下施焊，通过人员与设备的合理调配，可克服降水、高温及地基下陷等不利因素的影响，焊缝的各项指标均满足验收标准；机组合理配置下10 h最高日工效可达到28道/日，该成套工艺技术可以进行高质量、高效率的水网地区管道焊接工作。 创新点： 开展了水网地区铜衬垫外根焊全自动焊接工艺对降水、高温及地基下陷等不利因素焊接适应性研究；实现了铜衬垫外根焊全自动焊接工艺在水网地区高质量、高效率管道焊接。     

小口径管道全自动焊设备适用性改进技术研究

为满足小口径、大壁厚长输管道全自动焊接质量,对大口径管道SERIMAX SATURNAX 05全自动焊接系统进行小口径管道全自动焊接适应性改进,设计适应小口径管道焊接的焊枪支架和焊接小车行走机构,并优化小口径管道焊接工艺参数。试验结果表明:改进后的SERIMAX SATURNAX 05焊接系统具备稳定、可靠的小口径适应性焊接能力,焊缝成形美观,基本无气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透等焊接缺陷,可以进行高质量、高效率的焊接工作,满足现场自动焊施工的技术要求。     

X70钢管道采用铜衬垫根焊的焊接接头疲劳性能

利用成组法,在应力比r=0.1的情况下分别对采用铜衬垫与陶瓷衬垫进行根焊的X70钢管道焊接接头进行了高频疲劳试验,并在一定的疲劳载荷及循环次数下,对比两种试样焊趾处疲劳裂纹的启裂情况. 结果表明,X70钢管道根焊采用铜衬垫焊接过程中,其背部的渗铜对构件疲劳强度基本没有影响,两种试样的S-N曲线基本一致,疲劳裂纹均起始于根焊背部焊趾处. 在相同的应力及循环条件下,焊趾处裂纹萌生情况无明显区别. 在此基础上,采用SEM方法进一步对疲劳断口进行了分析.     

X80M管线钢铜衬垫外根焊接头冷裂敏感性分析

开展了不同装配条件下大厚度、大管径X80M管线钢铜衬垫外根焊接头的冷裂敏感性分析. 采用碳当量法和应力场模拟等方法,研究了不同装配条件对接头冷裂倾向的影响. 结果表明,接头顶部盖面层的热影响区和底部根焊层是X80M管线钢焊接接头的最薄弱区域,冷裂倾向最大. 对口间隙从0 ~ 0.5 mm增大至0.6 ~ 1 mm后,焊缝区根焊层的相对碳当量提高16.6%,增大了冷裂倾向. 错边量提高使得接头盖面层热影响区淬硬性增大,冷裂敏感性增大. 错边量和对口间隙增加均会导致焊后残余拉应力的进一步增大,错边量增大也会导致接头错边区域存在应力集中,错边量从0 mm增加为3 mm,其焊缝区根焊层凹角处残余应力峰值增加52.4%. 因此,X80M管线钢电弧焊接过程需尽量减小对口间隙和错边量以降低冷裂倾向.