X100管线钢埋弧焊丝的研究与开发

本技术涉及一种金属材料焊接用埋弧焊丝，尤其是一种用于石油天然气输送管道焊接的管线钢埋弧焊丝。所述的埋弧焊丝，以重量百分 比计包括：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％,重量百分比计，余量为fe及其他不可避免的杂质。本焊丝适用于x90管线钢的多丝内外埋弧焊接，相对 于x80与x100的管线钢母材能够焊接获得的熔敷金属强度适中，塑、韧性优良，形成的各种接头的各项力学性能满足要求，能够较好地 适用x90管线钢材，满足了压力较高情况下输送管道焊接要求。 权利要求书 1.一种管线钢埋弧焊丝，其特征在于，以重量百分比计包括：c≤0.09％，si0.15～0.3％，mn1.4～1.9％，ni0.3～1.0％，mo0.275～

采用热膨胀法获取x100管线钢的cct曲线,并通过硬度实验,光学显微组织观察,sem组织观察,tem组织观察等手段进行分析,深入讨论了x100管线钢的cct曲线及其在不同冷却条件下的相变规律,研究了x100管线钢不同冷却条件下的组织类型及典型特征,为更好的认识x100管线钢组织-性能之间的关系和推动其工业应用提供重要参考。

对x100管线钢的材料分析报告 x100级管线钢的现实意义 近年来,随着我国对石油、天然气等能源的需求进一步增大,并且伴随最近铁矿石价格的飞 涨,导致管钢成本的提高.为了减少输送成本,同时又不损失石油天然气的输送量,开发 x100等级的高钢级管线钢成为一种必然。ｘ１００管线钢的应用具有巨大的经济效益，可 使长距离油气管线成本节约５％～１２％(据加拿大的统计分析表明,管线钢每提高一个钢 级可减少建设成本7%)，主要体现在节约材料、提高输送压力、减小施工量、降低维护费用、 优化整体方案等方面,为节省管线工程的建设投资、降低运输费用,采用高强度等级的管线 钢更加经济合理.随着国内一系列管道建设工程的展开,x100的高强度、高韧性带来的成 本优势将促使其大规模生产应用。目前,世界石油管道的建设正朝着长距离、大口径、高输 送压力发展,

针对x100管线钢中出现的的异常偏析带,利用金相显微镜、扫描电镜及其eds系统等进行了组织观察、线扫描成分分析以及拉伸、冲击断口的观察和夹杂物分析.分析结果表明,该偏析带组织为多边形铁素体,且出现晶粒大小不一的混晶现象,与周围板条状贝氏体基体之间差别较大;偏析带的碳含量偏低,锰、硅及氧含量偏高,在拉伸及冲击断口的厚度中心及一侧的1/4处均有分层现象,在冲击断口1/4处观察到夹杂物带,部分夹杂物呈片状,严重恶化了试验钢的冲击韧性.

从《西气东输二线管道工程用螺旋缝埋弧焊管技术条件》(以下简称《技术条件》)的要求出发,采用mn-mo-ti-b合金系,成功地研制了一种高韧性x80级管线钢用埋弧焊焊丝。试验研究结果表明:所研制的埋弧焊焊丝与烧结焊剂f80匹配,在焊接速度为1.65m/min条件下,钢管焊缝金属的力学性能满足《技术条件》的要求,可实现焊缝组织以针状铁素体组织为主的设计目标。

对x100管线钢管直缝双面埋弧焊接头进行了微观组织、显微硬度、拉伸及冲击试验。试验结果表明:x100管线钢双面埋弧焊焊缝金属的显微硬度高于母材,热影响区的显微硬度低于母材,焊接接头存在haz软化问题;横向焊接接头的抗拉强度满足iso3183—2007的要求,抗拉强度值高于母材纵向,但低于母材横向;埋弧焊焊缝金属的韧性良好,韧脆转变温度为-53℃;焊接热影响区的韧性较差,韧脆转变温度约为7℃。

基于双亚点阵模型,建立x100管线钢（nbx,ti1-x）（cyn1-y）-aln复合析出热力学模型。热力学模型计算结果表明,1450～1100k时,nb析出量显著增大;1800～1400k时,ti析出速度加快,aln的析出温度为1450k左右。tem观察及eds分析结果显示,1173k时,有大量细小（nb,ti）（c,n）的析出物产生,nb与ti的原子比大于4;1373k时,nb与ti的原子比接近1;1523k时,以较大长条形、方形析出物为主,nb与ti的原子比小于0.43。热力学模型计算结果与jmatpro软件计算结果及eds统计结果有较好的一致性。

采用原位拉伸扫描电镜试验对x100级管线钢的动态塑性形变行为进行观察,并运用ebsd微观取向分析技术对形变前后管体组织的取向变化进行分析。结果表明,x100级管线钢的微观组织由针状铁素体、粒状贝氏体和m/a岛组成。在拉伸应力的作用下针状铁素体首先发生形变,随着应变的增加,针状铁素体形变累积到一定程度后,导致粒状贝氏体发生形变。针状铁素体边界和贝氏体基体上的m/a组织钉扎位错使变形不易发生。由ebsd取向可知,晶体在发生形变后轧面的{110}晶面方向沿拉伸形变方向转动。由扫描电镜照片观察到,在外加应力作用下,夹杂物成为微裂纹形核核心并随着外加应力的增加而扩展,最后连接,导致裂纹贯穿基体直至失效。

运用弹塑性断裂理论并结合有限元数值分析,定量研究了带轴向裂纹管线钢x100的断裂行为.在j-q双参数理论的基础上,考虑塑性效应的影响,引入一个新参数βq,建立了j-βq双参数断裂准则.结合jr-δa试验结果,得到x100钢的断裂失效曲线,并对带轴向内、外裂纹管道的临界压力值进行预测.计算结果表明,外表面裂纹的约束比内表面裂纹高,但当裂纹a/δ≤0.18时则情况相反;在裂纹尺寸比较小时(a/δ≤0.40),裂纹尖端场所受约束较弱,塑性变形比较大,管道以屈服破坏为主,用pcorrc方法确定临界压力是偏于安全的;在裂纹尺寸比较大时,约束加强,塑性变形比较小,管道以断裂破坏为主.

采用单丝埋弧焊在x80管线钢板表面进行堆焊,测量了焊缝的尺寸包括焊缝宽度、余高和熔池长度。固定焊接电压和焊接速度,研究了焊接电流对焊缝尺寸的影响。测量结果表明,焊接电流对焊缝宽度几乎没有影响;随着焊接电流的增大,余高增大,熔池长度先减小后增大。

X70管线钢冷丝填充埋弧焊焊接工艺

根据x70管线钢的焊接性,提出了采用冷丝埋弧焊的工艺方法来解决焊接接头热影响区的脆化现象,通过向熔池中添加"冷丝",消耗过热能量来提高焊接接头的韧性。确定x70管线钢在不同线能量下的最佳冷丝填充速度;最终得出x70管线钢冷丝埋弧焊焊接工艺参数。

在油气田使用的管线钢系列中，x120管线钢由于安全可靠、输送量大，降低成本等优势成为现阶段的发展态势。x120管线钢将会广泛应用于天然气管道输送行业。x120钢的典型金相组织为下贝氏体。它研发中的难点是：

国产X100钢级螺旋埋弧焊管用焊丝试验成功

经过科研人员的艰苦攻关和不懈努力，日前，由宝鸡石油钢管有限责任公司自主研发的x100钢级螺旋埋弧焊接铜管用焊丝，顺利通过了生产试验，各项性能指标均达到设计标准。这标志着我国已有效解决了超高强度管线钢生产中等强匹配的难题。

介绍了x100钢级管线钢板卷螺旋缝埋弧焊接制管的过程;研究了x100钢级板卷的力学性能及不同焊接材料匹配对焊接接头强度、韧性和硬度的影响;提出了不去除螺旋缝埋弧焊管焊缝余高,优化板卷合金成分、提高板卷层流冷却速度及降低焊接热输入量,管体横向拉伸试验采用圆棒试样,制定x100钢级管线钢板卷和螺旋缝埋弧焊管标准等建议。

日前,由宝鸡石油钢管有限责任公司自主研发的x100钢级螺旋埋弧焊接钢管用焊丝,顺利通过了生产试验,各项性能指标均达到设计标准。这标志着我国已有效解决了超高强度管线钢生产中等强匹配的难题。

经过科研人员的艰苦攻关和不懈努力,日前,由宝鸡石油钢管有限责任公司自主研发的x100钢级螺旋埋弧焊接钢管用焊丝,顺利通过了生产试验,各项性能指标均达到设计标准。这标志着我国已有效解决了超高强度管线钢生产中等强匹配的难题。近年来,随着长距离高压天然气输送管道建设水平的不断提高,x100钢级螺旋埋弧焊管

经过科研人员的艰苦攻关和不懈努力,日前,由宝鸡石油钢管有限责任公司自主研发的x100钢级螺旋埋弧焊接钢管用焊丝,顺利通过了生产试验,各项性能指标均达到了设计标准。

研究了国产x100钢级φ1016mm×15.3mm螺旋缝埋弧焊管采用不同的试样类型以及在线模拟防腐加热试验对钢管拉伸性能的影响。试验发现,x100钢级板状试样与圆棒试样拉伸性能的差异没有明显的规律性,在线的涂敷加热试验温度对此种焊管拉伸性能的影响比较有限。

采用焊接热模拟方法研究了线能量对x120管线钢haz韧性的影响,并通过3种不同成分焊丝与焊剂的匹配试验,确定了x120管线钢的最佳焊材匹配方案。以确定的工艺参数对jco成型的x120管线钢进行了焊接实践,并对焊后钢管的性能进行了分析。研究表明,当线能量为35kj.cm-1时,x120管线钢haz具有最高的韧性值;目前现有的焊接材料较难实现x120管线钢的过匹配焊接,应重点开发x120管线钢专用焊材;与普通管线钢具有较佳的弯曲变形能力不同,x120钢管在8倍壁厚的弯轴直径下弯曲出现裂纹,这主要是因为x120钢管焊缝cghaz晶粒长大明显,组织中m/a数量多,呈长条状分布,导致了x120钢管焊缝cghaz的脆化。

采用h08mnmoa焊丝埋弧焊焊接x80管线钢.利用扫描电镜分析焊接接头微观组织;采用动电位极化和电化学阻抗法研究了x80管线钢其焊接接头在0.5mol/lnahco3+0.02mol/lnacl溶液中的腐蚀行为.结果表明,在0.5mol/lnahco3+0.02mol/lnacl溶液中,由于显微组织上的差异,x80钢母材的耐点蚀性能最好;焊缝在短时间内的耐点蚀性能基本与母材处于同一水平,但长时间浸泡后的耐点蚀性能却比母材要差;热影响区的耐点蚀性能最差,且相对于母材和焊缝的差值较大.