X100管线钢用埋弧焊焊丝和烧结焊剂的开发

介绍了新研发的焊接X100管线钢用埋弧焊焊丝和烧结焊剂。新研发的焊剂渣系为CaF2-SiO2-MgO-Al2O3-CaO,属于高碱度焊剂。该焊剂具有良好的工艺性能和冶金性能。利用新研发的焊剂和焊丝焊接,所得熔敷金属具有良好的韧性和很高的强度,20℃时的熔敷金属强度达到875 MPa,在-60℃温度下的冲击吸收能量值均在42 J以上。     

X100管线钢埋弧焊焊接接头的力学性能分析

对X100钢级管线钢埋弧焊焊接接头的拉伸和冲击性能进行了研究.结果表明:其焊接接头的抗拉强度和伸长率达792MPa和9.9％,分别是母材的91.77％和49.5％.HAZ的软化和脆化,使拉伸断裂在HAZ.焊缝区晶界处粗大化合物的析出,以及缺陷的存在,亦使之成了接头强度的薄弱地带.接头的-10℃冲击功均大于150J.3#试样冲击功最大,表现为塑性断裂;4#试样冲击功最小,属于混合断裂.     

Ti和B含量对H08C埋弧焊熔敷金属冲击性能的影响

研究了不同 Ti和B含量对H08C焊丝配合自主研发的高碱度焊剂所得熔敷金属冲击性能的影响,发现随着熔敷金属中Ti和B含量增加,熔敷金属的冲击性能都降低,尤其B,对冲击性能的不利影响远大于Ti.     

X100管线钢埋弧焊匹配焊剂及其接头性能分析

采用均匀设计法对X100管线钢埋弧焊用烧结焊剂进行设计,选用其中5种高碱度氟碱性焊剂,配合焊丝进行埋弧自动焊接试验,着重分析了两种焊剂焊接接头的拉伸性能、金相组织、硬度、冲击吸收功及冲击断口形貌等.结果表明,焊剂中适量添加MnO对焊剂工艺、接头韧性有较大影响,它可以提高焊缝熔深,增加渣的流动性,抑制咬边,同时抑制高温铁素体的生成而对焊缝中针状铁素体的形成有利.所研制的5种焊剂中,2号焊剂焊接接头综合性能最佳,满足X100管线钢API—5L标准要求.     

电磁搅拌对管线钢埋弧焊熔敷金属低温韧性的影响

研究了电磁搅拌对管线钢埋弧焊熔敷金属低温韧性的影响。结果表明：电磁搅拌使０．２－０．６μｍ的夹杂物数量增加,促进了奥氏体晶粒内针状铁素体的生成和细化。使晶内铁素体含量由８５．１％提高到９１．７％,抑制了晶界铁素体和侧板条铁素体的形成,使熔敷金属的低温冲击性明显提高。     

管线钢多丝埋弧焊烧结焊剂焊接工艺性能研究

对管线钢用多丝埋弧焊烧结焊剂主要组分对焊接工艺性能的影响规律进行了试验研究．在此基础上研制出一种基于MgO-CaF2-Al2O3-SiO2-MnO-ZrO2渣系、碱度BⅡw在1．2～1．5之间的新型烧结焊剂。试验表明．该焊剂在多丝埋弧焊时具有良好的焊接工艺性能，焊接接头各项力学性能均能满足X70级管线钢的焊接要求。     

管线钢多丝埋弧焊烧结焊剂焊接工艺性能研究

对管线钢用多丝埋弧焊烧结焊剂主要组分对焊接工艺性能的影响规律进行了试验研究,在此基础上研制出一种基于MgO-CaF_2-Al_2O_3-SiO_2-MnO-ZrO_2渣系、碱度BIIW在1.2～1.5之间的新型烧结焊剂。试验表明,该焊剂在多丝埋弧焊时具有良好的焊接工艺性能,焊接接头各项力学性能均能满足X70级管线钢的焊接要求。     

X80管线钢埋弧焊焊接材料的选材研究

通过对国内为“西气东输”工程生产的X70管线钢管焊缝性能的统计分析和实验室的试验研究，优选出了X80管线钢埋弧焊焊接材料，采用这种材料在生产线上使用试制出焊接接头性能良好的大口径X80管线钢螺旋埋弧焊钢管。     

X100管线钢双丝埋弧焊接头微观组织与力学性能

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸及冲击材料试验机等对X100钢级管线钢组织与力学性能进行了研究.结果表明,X100钢级管线钢焊缝区组织主要为针状铁素体和粒状贝氏体,热影响区组织有多边形铁素体存在,且晶粒粗大,发生了软化和脆化.焊接接头最高抗拉强度和断后伸长率分别达805 MPa,10.7%.接头的冲击吸收功(-10℃)大于110 J;剪切面积百分比(-10℃)平均值达到85%,呈现为韧性断裂.硬度测试结果显示,热影响区硬度外焊高于内焊.     

低合金钢埋弧焊用烧结焊剂SJ201

研制的中等碱度高铝型烧结焊剂SJ201与国内普遍采用的焊接低合金钢用熔炼型焊剂HJ350相比,两者的焊缝金属力学性能相当,而工艺性能,特别是焊接深坡口、窄间隙等结构时,其脱渣性能优于HJ350。     

抗酸管线钢埋弧焊焊丝的开发研究

以Mn-Ni-Ti-B为主要合金系,采用低C、低Mn及超低S、P控制,研制出了一种能够适用于X65MS钢级及以下抗酸管用埋弧焊焊丝。该焊丝与相应的BG-SJ101G焊剂匹配,依据GB/T 12470-2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》要求进行熔敷金属试验检测,结果表明:屈服强度为465 MPa,抗拉强度为541 MPa,-20℃冲击功均在27 J以上;采用X65MS卷板结合抗酸焊丝进行螺旋埋弧焊管现场试制,结果显示:焊接工艺性能良好,焊接接头形貌优良,焊接接头抗拉强度556 MPa,实体管焊缝0℃冲击功为178 J,焊接接头所有硬度均小于250 HV10。经过HIC测试,焊接接头CSR、CLR、CTR均为零,经过SSCC测试,在72%、90%SMYS载荷下,焊接接头均未出现断裂,焊接接头表现出良好的力学性能和抗酸性,采用新开发的抗酸焊丝完全满足X65MS抗酸埋弧焊管性能要求。     

X80管线钢埋弧焊匹配焊丝试验

通过分析高强度低合金钢焊缝熔敷金属常见显微组织对其力学性能的影响,确定X80管线钢用埋弧焊丝熔敷金属组织应以大量针状铁素体(AF)和少量粒状贝氏体(GB)的复合组织.从相变动力学原理出发,结合针状铁素体(AF)非自发形核机制和微合金组织韧化理论,选择Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系进行X80管线钢匹配焊丝的试制.结果表明,合理选择和控制合金元素,可以获得理想的焊缝熔敷金属组织和强韧性以及低温韧性要求,试制的1号焊丝能够满足X80管线钢的使用要求.     

X80管线钢气体保护焊用焊丝的研制

对所研制的焊丝进行了气体保护焊试验,测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧度、强度、硬度和接头的抗拉强度.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,用扫描电镜分析了冲击断口的形貌和夹杂物的组成,用透射电镜分析了焊缝金属的微观结构.结果表明,在焊丝中加入微量的Ti-B,可以有效地抑制先共析铁素体的形成,使焊缝获得细小、均匀的针状铁素体组织.焊缝中合金元素形成了弥散分布的细小夹杂物,成为了针状铁素体(AF)的形核质点.针状铁素体内有许多位错团,可以有效地阻止裂纹的扩展,提高冲击韧度.     

X80管线钢焊条电弧焊接头组织与耐蚀性分析

利用双熔敷极焊条电弧焊技术对X80管线钢进行了焊接,并在焊接接头成分、组织及耐蚀性方面与传统焊条电弧焊进行了对比分析.结果表明,双熔敷极焊条电弧焊技术熔敷效率高,但受其结构及药皮重量系数的影响焊缝中合金元素的含量比普通焊接焊缝的低,且焊缝中多边形铁素体含量较高,另一方面由于对母材的热输入较低,使得其粗晶区组织较为细小,这有利于其性能的提高;对0.5 M Na₂CO₃-1 M NaHCO₃溶液及通饱和CO₂的NACE A溶液中的耐蚀性研究发现,焊缝及粗晶区耐蚀性均差于母材,且采用双熔敷极焊条电弧焊技术有利于提高焊缝及粗晶区的耐蚀性.     

X80级管线钢三丝埋弧焊接热过程的数值分析

针对X80级高强管线钢纵向焊缝三电极串列三丝埋弧焊,借助ANSYS有限元分析软件,采用生死单元技术处理双V形坡口填充,利用双椭球体积热源分布模式实现载荷的施加与求解,建立焊接热过程数值分析模型.计算结果表明,焊接开始后1.6 s时出现三电极共熔池现象,到5 s时焊接过程达到准稳态,形成长度逾100 mm的熔池;焊缝区和HAZ的焊接热循环曲线出现三个高温波峰,延长了热循环曲线的高温停留时间,是HAZ晶粒粗化和焊接接头性能劣化的主要诱因.焊接工艺试验与数值计算结果对比表明,熔宽比熔深吻合更加良好,考虑焊缝余高可进一步提高计算精度.     

船用高韧性埋弧焊焊丝

介绍了Mn-Ni-Cr-Mo-Ti-B-Ce和Mn-Mo-Ti-B-Ce-Zr系高韧性埋弧焊焊丝成分设计原则。对所研制的焊丝匹配烧结焊剂进行了熔敷金属的埋弧焊试验。测定了熔敷金属成分、冲击韧度、组织和强度。用扫描电镜分析了断口形貌和夹杂物组成。结果表明，所研制的焊丝在与两种不同的焊剂匹配时都能获得良好的熔敷金属力学性能，尤其是和较高碱度焊剂匹配时腑〉500MPa；ReL〉600MPa；Akv（-20℃）〉150J；熔敷金属组织主要是针状铁素体，少量的先共析铁素体。