X80管线钢环焊缝的焊接工艺研究

以目前在我国管道建设中使用的最高钢级X80管线钢为研究对象,采用焊接工艺试验、力学性能测试及显微分析技术研究了CO2气体保护焊工艺下X80管线钢焊接接头的性能和热影响区的组织变化规律。结果表明:采用设计的工艺参数对X80管线钢进行焊接,X80管线钢母材及其焊接接头的显微组织均为针状铁素体和晶内针状铁素体,可以得到合格的焊接接头,能够满足管道建设工程的需要。     

X80管线钢管环焊缝二级安全评定研究

根据英国结构完整性评定方法BS 7910:2005标准,在给定裂纹尺寸、载荷条件下,针对国产高铌X80管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹、埋藏裂纹进行二级安全评定。根据母材、全焊缝拉伸试验和CTOD（裂纹尖端张开位移）试验结果,建立了高铌X80管线钢管环焊缝接头的二级评定曲线。结果显示,评定点均在评定曲线范围内,说明该结构是安全的。研究结果为国产高铌X80钢管的工程应用提供了依据。     

X80管线钢环焊缝气体保护焊焊丝的研制

针对X80管线钢的组织与性能特点,研究设计了适用于管线钢现场焊接用Mn-Ni-Mo-Ti合金系气体保护焊焊丝;测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧性、抗拉强度和硬度。该焊丝的熔敷金属屈服强度600 MPa,抗拉强度645 MPa,-30℃夏比冲击功105 J。该焊丝用于X80管线钢现场焊接结果表明,焊缝抗拉强度645 MPa,-10℃夏比冲击功平均值145 J,焊缝具有很好的强韧性匹配。采用金相显微镜和SEM对使用该焊丝焊缝微观组织和断口形貌分析表明,焊缝金相组织主要为针状铁素体、少量的先共析铁素体和粒状贝氏体的组织,断口为韧窝状,呈现典型的塑性断裂特征。     

厚壁X80管线钢管不同壁厚处的低温拉伸性能研究

为了研究厚壁X80管线钢管不同壁厚处的显微组织与低温环境下拉伸性能的关系,利用光学显微镜、电伺服拉伸试验机和低温试验箱等分析手段对壁厚为32.1 mm的X80管线钢管的显微组织和拉伸性能进行了分析。试验结果表明:由于X80管线钢管壁厚较厚,显微组织在厚度方向上的整体均匀性较差,中心层的组织晶粒度与外层相比较为粗大。温度由20 ℃下降至－60 ℃时,3组试样的抗拉强度、屈服强度均有上升趋势;在同一温度下,3组试样强度由大到小的顺序为:外层＞内层＞中心。     

焊炸处理消除X70管线环焊缝焊接残余应力的研究

研究发现X70钢的焊接残余应力相当高，这对管线在腐蚀环境运行是相当危险的，需要消除，采用爆炸处理技术进行试验，发现其消除焊缝和热影响区的焊接残余应力的效果，无论纵向或横向都很好，几乎达100％，证明爆炸处理技术消除管线环焊缝接残余应力是合适的，显示出巨大的应用前景。     

X80钢管道及现场环焊缝焊接技术发展现状

总结、分析了国内外X80管线钢的发展、应用情况,重点介绍了国外X80钢管道现场环焊缝焊接方法、工艺及焊接材料.在此基础上分析了国内目前X80钢管道焊接方面的研究进展,旨在为我国X80钢管道焊接技术的发展、应用提供参考.     

Nb-Cr X80管线钢管焊接接头断裂韧性的研究

对低温环境下Nb—CrX80管线钢管及其焊接接头的断裂韧性进行了深入研究。研究发现．Nb—Cr X80管线钢母材的抗开裂性能要优于热影响区,纵焊缝介于二者之间。对于KOBELB52U φ3．2mm低氢焊条上向根焊＋HOBART X80 φ2．0mm自保护药芯焊丝半自动下向填充盖面焊环焊接头,焊缝NQ方向的抗开裂能力优于NP方向,但热影响区的性能却是NP方向优于NO方向;而对于KOBELB52U φ3．2mm低氢焊条上向根焊＋金桥JC-30φ2．0mm自保护药芯焊丝半自动下向填充盖面焊环焊接头,焊缝及HAZ试样,NQ方向CTOD平均值要高于NP方向．说明NO方向抗开裂能力更好。     

天然气输送管道环焊缝泄漏失效分析

通过断口形貌、金相分析以及力学性能检测等方法对某X80天然气输送管道环焊缝泄漏产生的原因进行了失效分析。分析结果表明,环焊缝焊接接头的拉伸性能符合Q/SY GJX 0110—2007《西气东输二线管道工程线路焊接技术规范》要求,但焊缝和热影响区的冲击性能均未达到焊接技术规范的要求,管道环焊缝泄漏裂纹位于环焊缝6点位置根焊区域,此位置根焊进行过内补焊作业,补焊焊缝焊趾处存在的焊接缺陷是环焊缝开裂泄漏的主要原因。     

Nb-Cr X80管线钢管焊接接头可靠性分析

在力学性能测试的基础上,应用英国标准协会BS 7910-2005标准对两种不同焊接工艺下的Nb-Cr X80管线钢焊接接头含裂纹型缺陷的失效评定进行了研究。结果表明,同一焊缝二级评定中,由于2B级评定相对于2A级采用了真应力一真应变数据,因而更能反映所评定材料的抗断裂性能。对于相同尺寸的表面裂纹和埋藏裂纹,表面裂纹的危险性要大于埋藏裂纹;对于埋藏裂纹,其在焊接接头中的位置影响评定结果,距离表面越近,其危险性越大。当环焊缝接头存在尺寸为3．2mm×1mm的裂纹时,各评定点均在评定曲线可接受范围内,表明焊接接头的结构是安全的。     

爆炸处理消除X70管线环焊缝焊接残余应力的研究

研究发现 X70钢的焊接残余应力相当高 ,这对管线在腐蚀环境运行是相当危险的 ,需要消除。采用爆炸处理技术进行试验 ,发现其消除焊缝和热影响区的焊接残余应力的效果 ,无论纵向或横向都很好 ,几乎达 1 0 0 % ,证明爆炸处理技术消除管线环焊缝焊接残余应力是合适的 ,显示出巨大的应用前景。     

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。     

西气东输冀宁支线X80管线钢焊接工艺

在西气东输冀宁支线,X80管线钢首次正式投入工业性应用。文章叙述了X80管线钢的化学成分、力学性能,并重点介绍了采用全自动焊和手工焊的焊接材料及焊接工艺。实践证明,针对X80管线钢的全自动焊和手工焊方法所选择的焊接材料和制定的焊接工艺是合理的,完全达到预期效果。全自动焊缝AUT检测一次合格率达97.27%,RT检测一次合格率达95.96%,手工焊缝检测一次合格率达97%。     

基于应变设计的X80螺旋埋弧焊管

研究了应用于北极地区的某管线X80螺旋埋弧焊管,对其母材、焊接热影响区的强度和韧性、环焊缝的韧性、环焊缝和管体纵向之间的过匹配进行了分析。研究结果表明,X80螺旋焊管能够满足北极地区基于应变设计的苛刻要求。另外,焊接工艺的选择对焊接热影响区韧性有显著的影响,修改焊接工艺可以改进焊缝性能,管体横向和纵向强度之间适当的平衡可以实现环焊缝与管体的过匹配。     

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。     

层间温度对X80钢管多道环焊接头残余应力的影响

采用热电偶测量了X80钢管多道环焊接头焊接过程中的热循环,焊后采用盲孔法测量了焊接残余应力,建立了残余应力数值分析模型,并通过试验数据进行了校验,分析了层间温度偏离对残余应力的影响。研究结果表明:不同层间温度下,接头焊缝及热影响区拉应力较高,母材拉应力较低,在母材位置呈现拉-压应力转变。层间温度的改变对接头轴向应力的影响不明显,但对周向应力、等效应力的影响较大。当层间温度为248 ℃时峰值残余应力最低,考虑到经济和时间成本,生产实践中层间温度达到220 ℃时即可。     

X70级管道环焊缝接头残余应力数值模拟

根据试验确定了X70级管线钢管环焊热源模型,并利用数值模拟软件Sysweld计算了焊接热循环过程,确定了焊接接头在焊接过程中温度和应力的变化过程及其分布,以及焊后残余应力的大小和分布。计算结果不仅可以预测焊后残余应力,还可以为优化焊接参数、改善焊接接头组织性能提供参考。     

X80级管线钢的生产和应用

介绍了日本JFE钢铁公司X80级和X100级管线钢中厚板(12．7～16．9mm)的合金设计原则，管线钢的焊接工艺设计和生产工艺流程，指出超冷却能力在线加速冷却工艺的优越性。系统分析了管线钢管的力学性能，冷展平取样方法因包申格效应形成的误差和钢管的现场环焊性能，并对JFE钢铁公司在X80级管线钢管方面的生产供货业绩做了介绍。     

油气管道环缝焊接国外先进标准的启示和借鉴

为了提高管道现场焊接质量,保证油气管道运行安全,对国外先进标准有关焊接技术进行了分析研究。结果表明,国外著名油公司在油气管道焊接方法、材料、强度匹配、工艺参数等方面有严于我国相关标准的规定,值得我们学习和借鉴。建议参考国外先进标准中好的做法,修订完善我国油气管道现场焊接相关标准。     

在役油气管道环焊缝检测评价及修复作业

为了规范在役管道环焊缝开挖检测、安全评价及修复作业,在大量环焊缝开挖检测评价及修复作业的基础上,对环焊缝开挖检测和缺陷适用性评价的作业过程进行了讨论,提出了规范措施及建议、基于环焊缝缺陷的适用性评价结果和环焊缝缺陷的修复方法,建立了环焊缝缺陷类型、缺陷大小与修复方式和修复时限的对应关系,为业主根据缺陷信息选择修复方式提供了依据。建议规范环焊缝开挖检测项目及检测记录格式,便于运营商或后期评价单位使用数据,同时达到有效开挖、避免资源浪费的目的。     

GMAW焊接的HTP高铌X80管线钢管的纵向应变容量

对低C高Nb微合金化的HTP工艺X80管线钢管GMAW焊接纵向环焊缝力学性能和断裂性能做了定量分析,试验使用X80级1 219 mm×22 mm UOE直缝埋弧焊管,在弯曲宽板试样的焊接中心线和HAZ表面开缺口试验,对母材和焊缝的拉伸性能、屈服强度过匹配、V形缺口夏比冲击韧性、CTOD韧性、宽板拉伸试验结果进行了分析。结果表明,－20 ℃下,高Nb HTP管线钢管可以达到很大的纵向后屈服应变,同时证明了8%的过匹配是比较合理的要求。