管线建设中异种钢焊接接头组织分析与性能-研究

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1、天津大学工程硕士学位论文预热等。扩散氢、脆性组织和残余应力是冷裂纹产生的三要素，碳当量公式、HAZ最大硬度等都被用来评价钢材的冷裂敏感性。Pcm是应用最多、影响最广的经验公式。对于现代管线钢，由于控轧微合金化技术的广泛应用，碳含量和碳当量都大幅度降低。因此，其冷裂敏感性不明显，除非在极端情况下(很大的拘束度或扩散氢含量很高)，一般不会产生冷裂纹。焊接热影响区脆化往往是造成管线发生断裂，诱发灾难性事故的根源。主要有两个区域容易出现局部脆化，即热影响区粗晶区脆化，是由于过热区的晶粒过分长大以及形成的不良组织引起的：多层焊时前焊道的粗晶区受后续焊道的再次加热引起粗晶区脆化，

2、这可以通过在钢中加入一定量的Ti、Nb微合金化元素和控制焊后冷却速度获得合适的t。一来改善韧性。值得注意的是焊缝金属冷裂纹倾向。母材强度的提高和焊接性的改善，促使冷裂纹发生的位置从HhZ转移到焊缝(wM)。wM冷裂纹的控制因素也和HhZ冷裂纹一样，即应力、组织和氢三要素，而对于纯净化方面，管线钢目前的超纯净冶炼技术能够达到如下水平：P≤2×10气，S≤5X10飞，N≤2×10飞，O≤1×10一‰，H≤1．0×101‰。1。2。3管线钢的焊接工艺研究由于油气田所处环境大多是地理、气候、地质条件恶劣，社会依托条件较差的地方。现场焊接时，焊接位置为管水平固定或倾斜固定对接或

3、其它复杂多变的位置，包括平焊、立焊、仰焊、横焊或全位置等焊接位置。所以对焊工的操作技术提出了更高、更严的要求。当今管道工业要求管道有较高的输送压力和较大的管线直径以及站场的复杂性，要保证其安全运行，适应管线钢的高强化、高韧化、管径的大型化和管壁的厚壁化出现了多种焊接方法、焊接材料和焊接工艺。管线的焊接施工经历了手工焊接、半自动焊接、自动焊接的过程，其发展速度非常之快。我国钢质管道环缝焊接技术也经历了七十年代的传统焊接方法，低氢型焊条电弧焊上向焊技术，八十年代的焊条电弧焊下向焊技术，为纤维素焊条和低氢型焊条下向焊，和九十年代的自保护药芯焊丝半自动焊技术，到今天的西气东输

4、工程大量地应用全位置自动焊技术。焊条电弧焊上向焊天津大学工程硕士学位论文技术的特点为管口组对间隙较大，焊接过程中采用熄弧操作法完成，每层的焊层厚度较大，焊接技术掌握慢，效率低。焊条电弧焊下向焊的特点为管口组对间隙小，焊接过程中采用大电流、多层、快速焊的操作方法来完成，焊接速度大大提高了，生产效率较高。由于每层的焊层厚度较薄，而且后续焊层对前面焊层的热处理作用可提高环焊接头的韧性。自保护药芯焊丝半自动焊技术是九十年代应用到管道旋工中的，主要用来填充和盖面。其特点为熔敷效率高，全位置成型好，环境适应能力强，焊接技术易于掌握。随着管道建设钢管强度等级的提高，管径和壁厚的增大

5、，输送压力增大，介质的复杂性，要求焊接质量更加严格，加上自动焊技术成本较以前降低很多，目前管道焊接中，自动焊的应用越来越广泛。管道自动焊技术由于焊接效率高，劳动强度小，焊接过程受人为因素影响小等优势，在大口径、厚壁管道建设的应用中具有很大潜力。目前，自动焊根焊工艺主要采用STT半自动焊。sTT半自动焊属于c02气体保护焊，它是通过精确的基值和峰值电流和电压控制，使熔滴过渡更利于成型，焊接过程稳定，解决了飞溅和大口径管道根部焊接单面焊双面成型的难题。由于西气东输线路工程用钢管的强度等级较高，管径和壁厚较大，所以线路施工以自动焊和半自动焊为主，焊条电弧焊为辅。其他主要焊接

6、方法还有熔化极气体保护电弧焊(GTAW)，自保护药芯焊丝电弧焊(FcAw)和焊条电弧焊(slIAw)等。自动焊方法有：①自动内焊机根焊+自动外焊机填充、盖面；②STT气体保护半自动焊根焊+自动外焊机填充、盖面；⑧纤维素焊条手工电弧焊根焊+外焊机自动焊填充、盖面。半自动焊方法为纤维素型焊条手工下向焊根焊，自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面。手工焊条电弧焊方法为纤维素型焊条下向焊根焊，低氢型焊条下向焊填充、盖面。1．2．4管线钢焊材的选用天津大学工程硕士学位论文由于油气管线飞速建设的需要，焊接材料也相应有很大发展，不少厂家参与了市场竞争。微合金控轧钢的强韧化，需要焊缝的高强

7、韧性匹配，这就需要焊缝金属不仅要实现洁净化，而且也要实现细晶化。焊缝的细晶化只有通过合金化才能完成细化晶粒的目的。研究表明，焊缝中出现大量针状铁素体可以显著提高焊缝金属的强韧性，这是由于铁素体针非常细小，且铁素体针取向自由，呈大角度晶界，从而具有较强的抗裂纹扩展能力，因此，使焊缝出现足够量的针状铁素体是提高焊缝金属强韧性的关键。焊缝中加入多种微量元素一方面可抑制高温奥氏体的晶粒长大，二是可促使针状铁素体的形成，焊缝中夹杂物质点作为针状铁素体的形核核心对提高针状铁素体的形核率起着重要的作用。目前管道焊接材料常用：纤维素下向焊条，如奥地利伯乐公司生产的用