强度匹配对X80螺旋埋弧焊管环焊接头宽板拉伸性能的影响

为了研究不同强度匹配下X80螺旋埋弧焊管环焊接头的拉伸性能,采用等强匹配根焊+高强匹配填充盖面焊和低强匹配根焊+等强匹配填充盖面焊的两种不同强度匹配组合进行了熔化极气体保护自动焊（GMAW）,测试了环焊接头的拉伸性能和夏比冲击韧性,并采用宽板拉伸试验研究了环焊接头的拉伸性能和失效行为。结果表明,两种强度匹配下的X80钢管GMAW环焊缝接头均具有较好的形变能力,二者的平均总应变均大于4.0%;最大载荷下,两种强度匹配组合的环焊接头全截面抗拉强度略低于环焊接头小尺寸试样的抗拉强度,但等强+高强匹配的环焊接头具有更高的平均总应变、平均远端应变和裂纹口张开量,失效模式为管体母材发生颈缩失效,而低强+等强匹配组合的GMAW环焊接头失效模式为根焊热影响区发生开裂失效。试验表明,对于X80螺旋埋弧焊管环焊接头,可选用具有一定韧性的等强度焊接材料进行根焊,从而避免焊缝根部产生应变集中而失效。     

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。     

软化对X80管线钢管气体保护焊接头承载能力的影响

针对X80管线钢管环焊接头热影响区软化造成环焊缝断裂失效的问题,采用数字图像相关法对焊接接头拉伸过程的应变分布情况进行了分析,并建立了焊接接头承载能力数值分析模型,对接头断裂位置及承载能力进行了预测,研究软化区宽度及软化程度对环焊接头强度和承载能力的影响。结果显示,焊趾处软化区宽度为0.3 mm、最大软化程度为2.6%时,拉伸过程中在母材处发生颈缩,软化对接头承载能力影响不明显;当软化程度为2.6%时,软化区宽度增大对接头承载能力没有明显影响;当软化区宽度为5 mm、25 mm,软化程度分别为25%和10%时,环焊接头承载能力降低约10%。研究表明,接头承载能力降低与颈缩位置有关,随着软化区宽度的增加,颈缩位置逐渐由母材向软化区转移,达到某一临界值时颈缩发生在软化区,此时接头的承载能力主要取决于软化区的性能,因此导致接头承载能力降低。     

大应变管线钢和钢管的关键技术进展及展望

油气管道工程在途经地震带、滑坡带、矿山采空区、沉陷带等特殊地质环境时，使用的大应变管线钢和钢管的研制及应用配套技术是国际上研究的热点之一，也是我国重要油气管道工程必须破解的重大难题。为此，围绕大应变管线钢和钢管研发应用中的一系列关键技术难题，通过十余年的联合攻关，取得了多项理论技术创新。主要成果包括：①提出了应用多个不同的应力比、屈强比、均匀延伸率等参数联合表征和评价钢管变形行为的方法，建立了X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管新产品技术指标体系和标准；②研发形成了X70HD/X80HD钢板制造成套技术，获得了兼备低屈强比、高均匀伸长率、高应力比、高强韧性的大应变钢板；③研发形成了X70HD/X80HD JCOE和UOE大应变直缝埋弧焊管制造技术，解决了钢管母材和焊缝性能合理匹配及成型、焊接、扩径、热涂覆过程性能劣化难题；④自主研制了钢管内压+弯曲大变形实物试验装置，研发形成了钢管实物模拟变形试验技术。X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管在西气东输、中缅管道等重大输气管道工程中实现了规模化应用，取得了良好的应用实效。根据复杂地质条件管道建设与长期安全运行的新要求，提出了进一步发展基于应变的管道设计新方法，研发或完善与环焊缝强匹配要求相适应的焊接方法、焊接材料、焊接工艺、环焊缝性能质量及缺陷控制要求等配套技术的建议。     

高强度钢管道环焊缝隐患治理措施研究

针对国内管道建设过程中存在的很多问题,如建设过程中施工单位违规返修、检测单位对射线底片的漏评错评、监理单位监管缺失等,尤其是近年来突出的高强度钢管道环焊缝不能承受较大的外部载荷的问题,分析了高强度钢管道环焊缝与传统X65及以下钢级管道环焊缝失效特征的差异性,剖析了当前在役高强度钢管道焊接结构存在的问题,从系统工程的角度分析了高强钢管道焊接结构中焊缝与钢管管体抗拉强度匹配、变壁厚焊接结构应力集中、焊缝冲击韧性分散等方面存在的问题,并结合人力资源、配套资源和应用技术等因素提出了高强钢管道环焊缝隐患治理的建议,建立了高强度钢管道环焊缝关键风险控制的鱼骨图。     

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。     

基于应变设计的X70钢管软化及脆化研究

为了研究基于应变设计的X70钢管在焊接热循环作用下热影响区软化和脆化现象,采用焊接热模拟试验、系列温度冲击试验及硬度检测等方法,分析了焊接接头热影响区组织形成、低温冲击韧性和软化程度大小的影响因素。研究结果表明,X70大变形钢焊接热影响区的脆化现象不明显,但存在不同程度的软化现象,填充层硬度最大降低10%,盖面层硬度最大降低11.6%。通过对焊缝的补强覆盖焊接增大了焊缝余高的宽度和高度,解决了焊缝热影响区的软化的问题。     

高钢级管线钢管环焊缝高强匹配研究

对于环焊焊缝性能来说,焊缝金属屈服强度是管线设计的一个关键因素。介绍了钢管母材与焊缝金属的匹配关系及钢管母材屈服强度的分布曲线,论述了影响高强匹配焊缝金属屈服强度的因素,最后提出了高强匹配时焊缝金属屈服强度最小值的确定方法。     

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。     

基于应变设计的UOE与螺旋焊管的评价

基于应变设计的极地管线对管体的性能有严格的要求。对采用UOE和螺旋焊工艺生产的X80输送管进行了比较,由于冷扩径UOE工艺具有一定程度的应变强化,因此,UOE钢管相比螺旋焊管对于钢管涂敷更为敏感。UOE钢管具有管体纵向与管体横向强度更为均衡的优势,管体横向的强度更高一些,使其能够达到钢级的最小规定强度的要求;而管体纵向的强度更低一些．能够实现环焊缝的过匹配。对于基于应变设计,2种类型的钢管既有优势也有劣势,在低温涂敷作业时,UOE钢管能够保持良好的形变强化能力。     

X80直缝埋弧焊管扩径焊缝开裂原因分析

简要介绍了目前直缝埋弧焊管在油气输送管线中的应用情况,针对某焊管生产企业在采用国产X80钢板生产直缝埋弧焊管时,出现个别钢管扩径后沿内焊趾开裂的问题,通过对钢管生产的工艺及参数、扩径前后钢板性能、焊接接头性能的分析,认为钢板屈服强度接近技术条件的上限,是造成钢管扩径时开裂的主要原因。通过调整铣边、成型、焊接、扩径等工艺参数可有效解决扩径时沿内焊趾开裂问题。     

连续管焊接工艺及接头性能研究

根据连续管结构特点开发了专用工装及优化的焊接工艺,并对焊接接头的强度、塑性、硬度、耐腐蚀性能进行了研究.结果表明,连续管对接接头的热影响区中总存在不同程度的软化,该软化区的存在使得接头断裂于焊缝附近,同时接头的强度降低.采用专门开发的水冷焊接工艺可以明显改善软化程度,接头强度下降幅度降低.接头的弯曲、压扁试验结果表明焊接接头具有良好的变形能力.在28％HCl模拟溶液中焊接接头的腐蚀速度很快,由于材质的不同及结构特点的影响,焊缝的腐蚀速度明显高于母材及热影响区.     

高强度管线钢焊接性影响因素分析

为了使X80～X120高强度管线钢焊接时获得高强韧性焊接接头,避免产生冷裂纹及热影响区脆化、软化等各种缺陷,针对高强度管线钢的焊接性影响因素进行了分析论述,包括冷裂纹产生的原因及影响因素、管线钢的HAZ软化及脆化影响因素等。重点对管线钢的焊缝与管材的强韧匹配以及管线钢焊接工艺进行了分析研究。研究结果表明,高强度管线钢焊接时,应依据等韧性原则来选用接头的匹配,选择合适的预热温度、含氢量较小的焊接材料、合理的焊接热输入,保证焊接接头具有足够的韧性,满足实际需要。同时针对冷裂纹及热影响区脆化、软化等各种缺陷提出了合理的控制措施。     

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。     

深海脐带缆内套钢管全位置脉冲TIG对接焊研究

深海脐带缆是连接上部控制装置和海底生产系统的生命线,其内每根由数十至数百根钢管对接焊成的内套钢管质量必须是无懈可击的。由于管-管对接焊接时存在特殊性,在焊接过程中较容易出现焊接缺陷,严重影响到整个脐带缆的工作性能。通过大量试验,对每根长12～40 m的钢管进行精密组对,并采用全位置脉冲TIG焊技术对无法转动的小直径钢管环缝进行焊接,焊接采用TIG焊一次焊接成形,确定了最佳的焊接工艺规范参数,获得了焊缝表面成形美观、根部焊透性好、接头质量可靠等性能优良的焊接接头。