具有優(yōu)異低溫韌性APIX80級別電阻焊接管線鋼

采用管道輸送石油或天然氣是最經(jīng)濟(jì)、最安全的運(yùn)輸方式。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,天然氣工業(yè)越來越受到重視。我國在西氣東輸國家重點(diǎn)工程建設(shè)中,對x70、x80管線鋼進(jìn)行了成功的研制、開發(fā)。在西氣東輸二線工程中,將大規(guī)模的采用x80鋼進(jìn)行管線鋪設(shè)。介紹了西氣東輸二線工程的幾個突出特點(diǎn)。論述了高強(qiáng)度管線鋼的發(fā)展歷程。并且對于管線鋼的三個類型進(jìn)行了分析。重點(diǎn)論述了x80鋼的焊接性,分析了焊接裂紋、haz的軟化、焊縫與管材的強(qiáng)韌匹配等。并且對于x80鋼的試驗(yàn)、研究、以及焊接等應(yīng)用情況做了介紹。

為減少用鋼的數(shù)量，提高管道承壓的強(qiáng)度，長輸管道正向大口徑、高壓力、高綱級輸送方向發(fā)展，我國長輸管道用鋼已逐漸由x52-x70向強(qiáng)度級別更高的x80發(fā)展。在長輸管道建設(shè)中，質(zhì)量對管道長期安全運(yùn)行和使用壽命至關(guān)重要，而焊接技術(shù)是其中最關(guān)鍵的技術(shù)。目前國內(nèi)外針對x80管線鋼所采用的主要焊接方法有纖維素型焊條或低氫型焊條向下焊、以及半自動焊和全自動氣保焊和自保護(hù)藥芯焊絲自動焊。大管徑管道半自動焊接是目前比較先進(jìn)的管道焊接工藝，焊口返修率可降低到2%以下。

焊接是管線建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一,隨著我國管線鋼的快速發(fā)展,越來越需要匹配的焊接技術(shù)來滿足管線的建設(shè)。分析了激光焊在管道焊接中的優(yōu)缺點(diǎn),并采用高功率激光焊接設(shè)備,對板厚為16mm的x52管線鋼進(jìn)行焊接,x射線探傷檢測焊縫無裂紋,采用光學(xué)顯微鏡分析了焊接接頭的焊縫結(jié)晶特性和微觀組織。根據(jù)美國石油學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)apispec5l管線鋼規(guī)范,對焊接接頭進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)。結(jié)果表明:焊接接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)480mpa,斷于母材;180°接頭彎曲未出現(xiàn)裂紋;-20℃焊縫金屬沖擊韌性cvn=279j,熔合區(qū)沖擊韌性cvn=282j,熱影響區(qū)沖擊韌性cvn=212j,焊接接頭的最大硬度分布在焊縫下部,為270hv左右。研究表明,各項(xiàng)性能均滿足管線鋼焊接的要求。

高NbX80管線鋼焊接熱影響區(qū)顯微組織與韌性

第1頁共9頁 1.應(yīng)用范圍： 本標(biāo)準(zhǔn)是吸收國外及國內(nèi)的焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合公司實(shí)際情況，為規(guī)范本公司在電阻焊 接工藝方面的技術(shù)要求及質(zhì)量而制訂。 1.1該標(biāo)準(zhǔn)是本公司負(fù)責(zé)確立或認(rèn)可的產(chǎn)品設(shè)計提供電阻點(diǎn)焊的焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。除非 在焊接圖紙上有特定的注釋，確立不同的焊接要求，任何與本標(biāo)準(zhǔn)以外的特例，必須征得工 藝人員的同意。注：標(biāo)準(zhǔn)中任何條款不能替代適用的法律法規(guī)，除非有特殊說明。如具體客 戶對標(biāo)準(zhǔn)條款提出異議，由雙方協(xié)商確認(rèn)。 1.2本標(biāo)準(zhǔn)適用于低碳鋼、不銹鋼、鍍鋅板及部分中碳鋼的電阻焊接。 1.3本標(biāo)準(zhǔn)未包括的材料厚度的點(diǎn)焊技術(shù)條件由現(xiàn)場工藝人員參照本標(biāo)準(zhǔn)自行在工 藝技術(shù)文件中規(guī)定。 1.4本標(biāo)準(zhǔn)頒布前已有的產(chǎn)品圖，如有不符合本標(biāo)準(zhǔn)之處可不作修改，新圖紙設(shè)計時 需符合本標(biāo)準(zhǔn)。 2.電阻點(diǎn)焊設(shè)計應(yīng)用： 2.1焊接母材的選擇 2.1.1點(diǎn)焊零件的板材的層數(shù)一般

學(xué)號1010131057_ 畢業(yè)論文（設(shè)計） 課題x80管線鋼的焊接工藝研究 學(xué)生姓名吳銀義 院別機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級10金屬材料工程（1）班 指導(dǎo)教師楊付雙 二〇一四年六月 目錄 插圖清單 表格清單 摘要 abstract 第1章國內(nèi)外油氣管道的發(fā)展展望....................................................................................-1- 1.1國內(nèi)外油氣管道的發(fā)展......................................................................................................-1- 1.2國外油氣管道的焊接技術(shù)狀況.................

對國產(chǎn)x80管線鋼進(jìn)行了手工焊焊接性能實(shí)驗(yàn),并對其焊接接頭的強(qiáng)度、低溫韌性和冷彎性能進(jìn)行了檢驗(yàn),結(jié)果表明,該管線鋼焊接性能良好。

結(jié)合x60管線鋼在-20℃低溫條件下的焊接施工實(shí)際情況進(jìn)行了試驗(yàn)、測定及分析,研究了711mm×15.9mm管道環(huán)焊接頭的力學(xué)性能、接頭的金相組織、硬度、沖擊吸收功以及沖擊斷口形貌等.結(jié)果表明,在-20℃低溫條件下,焊接完成的x60管線鋼環(huán)焊接頭力學(xué)性能測試;其haz的最大硬度值為210hv10,符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).該工藝方案經(jīng)過國內(nèi)北部地區(qū)長輸管道的工程使用,質(zhì)量合格;經(jīng)過金相顯微組織分析,在x60鋼-20℃條件下焊接的接頭中,未發(fā)現(xiàn)淬硬組織;對沖擊試件斷口形貌的掃描電鏡分析表明,該環(huán)焊接頭的韌性滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求.

針對電阻焊接存在設(shè)備功率大的問題,設(shè)計了錯時焊接裝置,介紹了該裝置的優(yōu)點(diǎn)。

對x80級鋼螺旋縫埋弧焊接鋼管材料進(jìn)行軸向拉伸預(yù)應(yīng)變量與拉伸性能關(guān)系的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:隨著預(yù)應(yīng)變量的增加(≥1.5%),管體橫向的屈服強(qiáng)度上升,而抗拉強(qiáng)度則無明顯變化。

通過對x80級管線鋼管材及焊材化學(xué)成分、力學(xué)性能的闡述,進(jìn)一步剖析焊條電弧焊從根焊、熱焊、填充焊到蓋面焊的焊接工藝參數(shù),為今后國內(nèi)大口徑x80級管線鋼焊條電弧焊焊接施工提供了詳實(shí)的數(shù)據(jù)。

采用h08mnmoa焊絲埋弧焊焊接x80管線鋼.利用掃描電鏡分析焊接接頭微觀組織;采用動電位極化和電化學(xué)阻抗法研究了x80管線鋼其焊接接頭在0.5mol/lnahco3+0.02mol/lnacl溶液中的腐蝕行為.結(jié)果表明,在0.5mol/lnahco3+0.02mol/lnacl溶液中,由于顯微組織上的差異,x80鋼母材的耐點(diǎn)蝕性能最好;焊縫在短時間內(nèi)的耐點(diǎn)蝕性能基本與母材處于同一水平,但長時間浸泡后的耐點(diǎn)蝕性能卻比母材要差;熱影響區(qū)的耐點(diǎn)蝕性能最差,且相對于母材和焊縫的差值較大.

研究了電磁攪拌對管線鋼埋弧焊熔敷金屬低溫韌性的影響，結(jié)果表明：電磁攪拌使０．２－０．６μｍ的夾雜物數(shù)量增加，促進(jìn)了奧氏體晶粒內(nèi)針狀鐵素體的生成和細(xì)化，使晶內(nèi)鐵素體含量由８５．１％提高到９１．７％；抑制了晶界鐵素體和側(cè)板條鐵素體的形成，使熔敷金屬的低溫沖擊韌性明顯提高。

X65管線鋼焊接裂紋分析

以目前在我國管道建設(shè)中使用的最高鋼級x80管線鋼為研究對象,采用焊接工藝試驗(yàn)、力學(xué)性能測試及顯微分析技術(shù)研究了co2氣體保護(hù)焊工藝下x80管線鋼焊接接頭的性能和熱影響區(qū)的組織變化規(guī)律。結(jié)果表明:采用設(shè)計的工藝參數(shù)對x80管線鋼進(jìn)行焊接,x80管線鋼母材及其焊接接頭的顯微組織均為針狀鐵素體和晶內(nèi)針狀鐵素體,可以得到合格的焊接接頭,能夠滿足管道建設(shè)工程的需要。

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(yàn)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(shí)現(xiàn)焊縫組織以針狀鐵素體組織為主的設(shè)計目標(biāo)。

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介紹了stt氣保護(hù)半自動根焊、自保護(hù)藥芯焊絲半自動焊填充蓋面工藝的特點(diǎn),以及對x80管線鋼焊接適應(yīng)性的研究。在選定焊接方法、焊接材料和工藝參數(shù)條件后,進(jìn)行了x80管線鋼試件焊接和接頭性能試驗(yàn)。結(jié)果表明,所選的焊接方法、焊接材料和工藝參數(shù)可用于這種材料管道的現(xiàn)場焊接。

在西氣東輸二線工程中首次使用x80高強(qiáng)管線鋼,本文對x80高強(qiáng)管線鋼的性能和焊接方法、焊接質(zhì)量控制進(jìn)行介紹。

對低溫環(huán)境下nb-crx80管線鋼管及其焊接接頭的斷裂韌性進(jìn)行了深入研究。研究發(fā)現(xiàn),nb-crx80管線鋼母材的抗開裂性能要優(yōu)于熱影響區(qū),縱焊縫介于二者之間。對于kobelb52uφ3.2mm低氫焊條上向根焊+hobartx80φ2.0mm自保護(hù)藥芯焊絲半自動下向填充蓋面焊環(huán)焊接頭,焊縫nq方向的抗開裂能力優(yōu)于np方向,但熱影響區(qū)的性能卻是np方向優(yōu)于nq方向;而對于kobelb52uφ3.2mm低氫焊條上向根焊+金橋jc-30φ2.0mm自保護(hù)藥芯焊絲半自動下向填充蓋面焊環(huán)焊接頭,焊縫及haz試樣,nq方向ctod平均值要高于np方向,說明nq方向抗開裂能力更好。

采用焊接熱模擬方法研究了線能量對x120管線鋼haz韌性的影響,并通過3種不同成分焊絲與焊劑的匹配試驗(yàn),確定了x120管線鋼的最佳焊材匹配方案。以確定的工藝參數(shù)對jco成型的x120管線鋼進(jìn)行了焊接實(shí)踐,并對焊后鋼管的性能進(jìn)行了分析。研究表明,當(dāng)線能量為35kj.cm-1時,x120管線鋼haz具有最高的韌性值;目前現(xiàn)有的焊接材料較難實(shí)現(xiàn)x120管線鋼的過匹配焊接,應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)x120管線鋼專用焊材;與普通管線鋼具有較佳的彎曲變形能力不同,x120鋼管在8倍壁厚的彎軸直徑下彎曲出現(xiàn)裂紋,這主要是因?yàn)閤120鋼管焊縫cghaz晶粒長大明顯,組織中m/a數(shù)量多,呈長條狀分布,導(dǎo)致了x120鋼管焊縫cghaz的脆化。

x70是一種微合金高強(qiáng)度管線鋼,起源于上個世紀(jì)的70年代的國外。本文通過對巴西管線建設(shè)中x70管線鋼的自動焊工藝的系統(tǒng)分析,進(jìn)行了優(yōu)勢對比和特性探究,以便改進(jìn)我國的管線自動焊焊接施工工藝,提高我國管線建設(shè)技術(shù)。