X100管線鋼埋弧焊絲的研究與開發(fā)

本技術(shù)涉及一種金屬材料焊接用埋弧焊絲，尤其是一種用于石油天然氣輸送管道焊接的管線鋼埋弧焊絲。所述的埋弧焊絲，以重量百分 比計包括：c≤0.09％，si0.15～0.3％，mn1.4～1.9％，ni0.3～1.0％，mo0.275～0.45％，ti0.04～0.012％，b0.002～ 0.007％，s≤0.005％，p≤0.015％,重量百分比計，余量為fe及其他不可避免的雜質(zhì)。本焊絲適用于x90管線鋼的多絲內(nèi)外埋弧焊接，相對 于x80與x100的管線鋼母材能夠焊接獲得的熔敷金屬強度適中，塑、韌性優(yōu)良，形成的各種接頭的各項力學(xué)性能滿足要求，能夠較好地 適用x90管線鋼材，滿足了壓力較高情況下輸送管道焊接要求。 權(quán)利要求書 1.一種管線鋼埋弧焊絲，其特征在于，以重量百分比計包括：c≤0.09％，si0.15～0.3％，mn1.4～1.9％，ni0.3～1.0％，mo0.275～

采用熱膨脹法獲取x100管線鋼的cct曲線,并通過硬度實驗,光學(xué)顯微組織觀察,sem組織觀察,tem組織觀察等手段進行分析,深入討論了x100管線鋼的cct曲線及其在不同冷卻條件下的相變規(guī)律,研究了x100管線鋼不同冷卻條件下的組織類型及典型特征,為更好的認識x100管線鋼組織-性能之間的關(guān)系和推動其工業(yè)應(yīng)用提供重要參考。

對x100管線鋼的材料分析報告 x100級管線鋼的現(xiàn)實意義 近年來,隨著我國對石油、天然氣等能源的需求進一步增大,并且伴隨最近鐵礦石價格的飛 漲,導(dǎo)致管鋼成本的提高.為了減少輸送成本,同時又不損失石油天然氣的輸送量,開發(fā) x100等級的高鋼級管線鋼成為一種必然。ｘ１００管線鋼的應(yīng)用具有巨大的經(jīng)濟效益，可 使長距離油氣管線成本節(jié)約５％～１２％(據(jù)加拿大的統(tǒng)計分析表明,管線鋼每提高一個鋼 級可減少建設(shè)成本7%)，主要體現(xiàn)在節(jié)約材料、提高輸送壓力、減小施工量、降低維護費用、 優(yōu)化整體方案等方面,為節(jié)省管線工程的建設(shè)投資、降低運輸費用,采用高強度等級的管線 鋼更加經(jīng)濟合理.隨著國內(nèi)一系列管道建設(shè)工程的展開,x100的高強度、高韌性帶來的成 本優(yōu)勢將促使其大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。目前,世界石油管道的建設(shè)正朝著長距離、大口徑、高輸 送壓力發(fā)展,

針對x100管線鋼中出現(xiàn)的的異常偏析帶,利用金相顯微鏡、掃描電鏡及其eds系統(tǒng)等進行了組織觀察、線掃描成分分析以及拉伸、沖擊斷口的觀察和夾雜物分析.分析結(jié)果表明,該偏析帶組織為多邊形鐵素體,且出現(xiàn)晶粒大小不一的混晶現(xiàn)象,與周圍板條狀貝氏體基體之間差別較大;偏析帶的碳含量偏低,錳、硅及氧含量偏高,在拉伸及沖擊斷口的厚度中心及一側(cè)的1/4處均有分層現(xiàn)象,在沖擊斷口1/4處觀察到夾雜物帶,部分夾雜物呈片狀,嚴重惡化了試驗鋼的沖擊韌性.

從《西氣東輸二線管道工程用螺旋縫埋弧焊管技術(shù)條件》(以下簡稱《技術(shù)條件》)的要求出發(fā),采用mn-mo-ti-b合金系,成功地研制了一種高韌性x80級管線鋼用埋弧焊焊絲。試驗研究結(jié)果表明:所研制的埋弧焊焊絲與燒結(jié)焊劑f80匹配,在焊接速度為1.65m/min條件下,鋼管焊縫金屬的力學(xué)性能滿足《技術(shù)條件》的要求,可實現(xiàn)焊縫組織以針狀鐵素體組織為主的設(shè)計目標。

對x100管線鋼管直縫雙面埋弧焊接頭進行了微觀組織、顯微硬度、拉伸及沖擊試驗。試驗結(jié)果表明:x100管線鋼雙面埋弧焊焊縫金屬的顯微硬度高于母材,熱影響區(qū)的顯微硬度低于母材,焊接接頭存在haz軟化問題;橫向焊接接頭的抗拉強度滿足iso3183—2007的要求,抗拉強度值高于母材縱向,但低于母材橫向;埋弧焊焊縫金屬的韌性良好,韌脆轉(zhuǎn)變溫度為-53℃;焊接熱影響區(qū)的韌性較差,韌脆轉(zhuǎn)變溫度約為7℃。

基于雙亞點陣模型,建立x100管線鋼（nbx,ti1-x）（cyn1-y）-aln復(fù)合析出熱力學(xué)模型。熱力學(xué)模型計算結(jié)果表明,1450～1100k時,nb析出量顯著增大;1800～1400k時,ti析出速度加快,aln的析出溫度為1450k左右。tem觀察及eds分析結(jié)果顯示,1173k時,有大量細?。╪b,ti）（c,n）的析出物產(chǎn)生,nb與ti的原子比大于4;1373k時,nb與ti的原子比接近1;1523k時,以較大長條形、方形析出物為主,nb與ti的原子比小于0.43。熱力學(xué)模型計算結(jié)果與jmatpro軟件計算結(jié)果及eds統(tǒng)計結(jié)果有較好的一致性。

采用原位拉伸掃描電鏡試驗對x100級管線鋼的動態(tài)塑性形變行為進行觀察,并運用ebsd微觀取向分析技術(shù)對形變前后管體組織的取向變化進行分析。結(jié)果表明,x100級管線鋼的微觀組織由針狀鐵素體、粒狀貝氏體和m/a島組成。在拉伸應(yīng)力的作用下針狀鐵素體首先發(fā)生形變,隨著應(yīng)變的增加,針狀鐵素體形變累積到一定程度后,導(dǎo)致粒狀貝氏體發(fā)生形變。針狀鐵素體邊界和貝氏體基體上的m/a組織釘扎位錯使變形不易發(fā)生。由ebsd取向可知,晶體在發(fā)生形變后軋面的{110}晶面方向沿拉伸形變方向轉(zhuǎn)動。由掃描電鏡照片觀察到,在外加應(yīng)力作用下,夾雜物成為微裂紋形核核心并隨著外加應(yīng)力的增加而擴展,最后連接,導(dǎo)致裂紋貫穿基體直至失效。

運用彈塑性斷裂理論并結(jié)合有限元數(shù)值分析,定量研究了帶軸向裂紋管線鋼x100的斷裂行為.在j-q雙參數(shù)理論的基礎(chǔ)上,考慮塑性效應(yīng)的影響,引入一個新參數(shù)βq,建立了j-βq雙參數(shù)斷裂準則.結(jié)合jr-δa試驗結(jié)果,得到x100鋼的斷裂失效曲線,并對帶軸向內(nèi)、外裂紋管道的臨界壓力值進行預(yù)測.計算結(jié)果表明,外表面裂紋的約束比內(nèi)表面裂紋高,但當裂紋a/δ≤0.18時則情況相反;在裂紋尺寸比較小時(a/δ≤0.40),裂紋尖端場所受約束較弱,塑性變形比較大,管道以屈服破壞為主,用pcorrc方法確定臨界壓力是偏于安全的;在裂紋尺寸比較大時,約束加強,塑性變形比較小,管道以斷裂破壞為主.

采用單絲埋弧焊在x80管線鋼板表面進行堆焊,測量了焊縫的尺寸包括焊縫寬度、余高和熔池長度。固定焊接電壓和焊接速度,研究了焊接電流對焊縫尺寸的影響。測量結(jié)果表明,焊接電流對焊縫寬度幾乎沒有影響;隨著焊接電流的增大,余高增大,熔池長度先減小后增大。

X70管線鋼冷絲填充埋弧焊焊接工藝

根據(jù)x70管線鋼的焊接性,提出了采用冷絲埋弧焊的工藝方法來解決焊接接頭熱影響區(qū)的脆化現(xiàn)象,通過向熔池中添加"冷絲",消耗過熱能量來提高焊接接頭的韌性。確定x70管線鋼在不同線能量下的最佳冷絲填充速度;最終得出x70管線鋼冷絲埋弧焊焊接工藝參數(shù)。

在油氣田使用的管線鋼系列中，x120管線鋼由于安全可靠、輸送量大，降低成本等優(yōu)勢成為現(xiàn)階段的發(fā)展態(tài)勢。x120管線鋼將會廣泛應(yīng)用于天然氣管道輸送行業(yè)。x120鋼的典型金相組織為下貝氏體。它研發(fā)中的難點是：

國產(chǎn)X100鋼級螺旋埋弧焊管用焊絲試驗成功

經(jīng)過科研人員的艱苦攻關(guān)和不懈努力，日前，由寶雞石油鋼管有限責任公司自主研發(fā)的x100鋼級螺旋埋弧焊接銅管用焊絲，順利通過了生產(chǎn)試驗，各項性能指標均達到設(shè)計標準。這標志著我國已有效解決了超高強度管線鋼生產(chǎn)中等強匹配的難題。

介紹了x100鋼級管線鋼板卷螺旋縫埋弧焊接制管的過程;研究了x100鋼級板卷的力學(xué)性能及不同焊接材料匹配對焊接接頭強度、韌性和硬度的影響;提出了不去除螺旋縫埋弧焊管焊縫余高,優(yōu)化板卷合金成分、提高板卷層流冷卻速度及降低焊接熱輸入量,管體橫向拉伸試驗采用圓棒試樣,制定x100鋼級管線鋼板卷和螺旋縫埋弧焊管標準等建議。

日前,由寶雞石油鋼管有限責任公司自主研發(fā)的x100鋼級螺旋埋弧焊接鋼管用焊絲,順利通過了生產(chǎn)試驗,各項性能指標均達到設(shè)計標準。這標志著我國已有效解決了超高強度管線鋼生產(chǎn)中等強匹配的難題。

經(jīng)過科研人員的艱苦攻關(guān)和不懈努力,日前,由寶雞石油鋼管有限責任公司自主研發(fā)的x100鋼級螺旋埋弧焊接鋼管用焊絲,順利通過了生產(chǎn)試驗,各項性能指標均達到設(shè)計標準。這標志著我國已有效解決了超高強度管線鋼生產(chǎn)中等強匹配的難題。近年來,隨著長距離高壓天然氣輸送管道建設(shè)水平的不斷提高,x100鋼級螺旋埋弧焊管

研究了國產(chǎn)x100鋼級φ1016mm×15.3mm螺旋縫埋弧焊管采用不同的試樣類型以及在線模擬防腐加熱試驗對鋼管拉伸性能的影響。試驗發(fā)現(xiàn),x100鋼級板狀試樣與圓棒試樣拉伸性能的差異沒有明顯的規(guī)律性,在線的涂敷加熱試驗溫度對此種焊管拉伸性能的影響比較有限。

x80管線鋼埋弧焊用燒結(jié)焊劑的研制——從高強度低合金鋼(hsia)焊縫熔敷金屬中的針狀鐵素體形核機理出發(fā)，確定以caf2一mgo-ai2—mno-tio2．03氟堿性渣系進行高強韌性埋弧焊燒結(jié)焊劑設(shè)計。結(jié)果表明，焊劑中添加mno有利于焊縫中mn元素的過渡，降低一a溫度，從而...

X100熱煨彎管用管線鋼的CCT曲線研究(精)

在試驗的基礎(chǔ)上,用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了高強高韌性管線鋼埋弧焊熔敷金屬力學(xué)性能的預(yù)測模型。該模型預(yù)測的結(jié)果與試驗值之間有很好的對應(yīng)關(guān)系。模型的研究為熔敷金屬力學(xué)的成分、性能設(shè)計和控制提供了有效的手段。