具有优异低温韧性APIX80级别电阻焊接管线钢

采用管道输送石油或天然气是最经济、最安全的运输方式。随着国民经济的发展,天然气工业越来越受到重视。我国在西气东输国家重点工程建设中,对x70、x80管线钢进行了成功的研制、开发。在西气东输二线工程中,将大规模的采用x80钢进行管线铺设。介绍了西气东输二线工程的几个突出特点。论述了高强度管线钢的发展历程。并且对于管线钢的三个类型进行了分析。重点论述了x80钢的焊接性,分析了焊接裂纹、haz的软化、焊缝与管材的强韧匹配等。并且对于x80钢的试验、研究、以及焊接等应用情况做了介绍。

为减少用钢的数量，提高管道承压的强度，长输管道正向大口径、高压力、高纲级输送方向发展，我国长输管道用钢已逐渐由x52-x70向强度级别更高的x80发展。在长输管道建设中，质量对管道长期安全运行和使用寿命至关重要，而焊接技术是其中最关键的技术。目前国内外针对x80管线钢所采用的主要焊接方法有纤维素型焊条或低氢型焊条向下焊、以及半自动焊和全自动气保焊和自保护药芯焊丝自动焊。大管径管道半自动焊接是目前比较先进的管道焊接工艺，焊口返修率可降低到2%以下。

焊接是管线建设的关键技术之一,随着我国管线钢的快速发展,越来越需要匹配的焊接技术来满足管线的建设。分析了激光焊在管道焊接中的优缺点,并采用高功率激光焊接设备,对板厚为16mm的x52管线钢进行焊接,x射线探伤检测焊缝无裂纹,采用光学显微镜分析了焊接接头的焊缝结晶特性和微观组织。根据美国石油学会标准apispec5l管线钢规范,对焊接接头进行了力学性能试验。结果表明:焊接接头的抗拉强度达480mpa,断于母材;180°接头弯曲未出现裂纹;-20℃焊缝金属冲击韧性cvn=279j,熔合区冲击韧性cvn=282j,热影响区冲击韧性cvn=212j,焊接接头的最大硬度分布在焊缝下部,为270hv左右。研究表明,各项性能均满足管线钢焊接的要求。

高NbX80管线钢焊接热影响区显微组织与韧性

第1页共9页 1.应用范围： 本标准是吸收国外及国内的焊接工艺标准，结合公司实际情况，为规范本公司在电阻焊 接工艺方面的技术要求及质量而制订。 1.1该标准是本公司负责确立或认可的产品设计提供电阻点焊的焊接技术标准。除非 在焊接图纸上有特定的注释，确立不同的焊接要求，任何与本标准以外的特例，必须征得工 艺人员的同意。注：标准中任何条款不能替代适用的法律法规，除非有特殊说明。如具体客 户对标准条款提出异议，由双方协商确认。 1.2本标准适用于低碳钢、不锈钢、镀锌板及部分中碳钢的电阻焊接。 1.3本标准未包括的材料厚度的点焊技术条件由现场工艺人员参照本标准自行在工 艺技术文件中规定。 1.4本标准颁布前已有的产品图，如有不符合本标准之处可不作修改，新图纸设计时 需符合本标准。 2.电阻点焊设计应用： 2.1焊接母材的选择 2.1.1点焊零件的板材的层数一般

学号1010131057_ 毕业论文（设计） 课题x80管线钢的焊接工艺研究 学生姓名吴银义 院别机械工程学院 专业班级10金属材料工程（1）班 指导教师杨付双 二〇一四年六月 目录 插图清单 表格清单 摘要 abstract 第1章国内外油气管道的发展展望....................................................................................-1- 1.1国内外油气管道的发展......................................................................................................-1- 1.2国外油气管道的焊接技术状况.................

对国产x80管线钢进行了手工焊焊接性能实验,并对其焊接接头的强度、低温韧性和冷弯性能进行了检验,结果表明,该管线钢焊接性能良好。

结合x60管线钢在-20℃低温条件下的焊接施工实际情况进行了试验、测定及分析,研究了711mm×15.9mm管道环焊接头的力学性能、接头的金相组织、硬度、冲击吸收功以及冲击断口形貌等.结果表明,在-20℃低温条件下,焊接完成的x60管线钢环焊接头力学性能测试;其haz的最大硬度值为210hv10,符合相关技术标准.该工艺方案经过国内北部地区长输管道的工程使用,质量合格;经过金相显微组织分析,在x60钢-20℃条件下焊接的接头中,未发现淬硬组织;对冲击试件断口形貌的扫描电镜分析表明,该环焊接头的韧性满足相关技术标准的要求.

针对电阻焊接存在设备功率大的问题,设计了错时焊接装置,介绍了该装置的优点。

对x80级钢螺旋缝埋弧焊接钢管材料进行轴向拉伸预应变量与拉伸性能关系的试验研究。结果表明:随着预应变量的增加(≥1.5%),管体横向的屈服强度上升,而抗拉强度则无明显变化。

通过对x80级管线钢管材及焊材化学成分、力学性能的阐述,进一步剖析焊条电弧焊从根焊、热焊、填充焊到盖面焊的焊接工艺参数,为今后国内大口径x80级管线钢焊条电弧焊焊接施工提供了详实的数据。

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.

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韧性明显提高。

X65管线钢焊接裂纹分析

以目前在我国管道建设中使用的最高钢级x80管线钢为研究对象,采用焊接工艺试验、力学性能测试及显微分析技术研究了co2气体保护焊工艺下x80管线钢焊接接头的性能和热影响区的组织变化规律。结果表明:采用设计的工艺参数对x80管线钢进行焊接,x80管线钢母材及其焊接接头的显微组织均为针状铁素体和晶内针状铁素体,可以得到合格的焊接接头,能够满足管道建设工程的需要。

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。

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对低温环境下nb-crx80管线钢管及其焊接接头的断裂韧性进行了深入研究。研究发现,nb-crx80管线钢母材的抗开裂性能要优于热影响区,纵焊缝介于二者之间。对于kobelb52uφ3.2mm低氢焊条上向根焊+hobartx80φ2.0mm自保护药芯焊丝半自动下向填充盖面焊环焊接头,焊缝nq方向的抗开裂能力优于np方向,但热影响区的性能却是np方向优于nq方向;而对于kobelb52uφ3.2mm低氢焊条上向根焊+金桥jc-30φ2.0mm自保护药芯焊丝半自动下向填充盖面焊环焊接头,焊缝及haz试样,nq方向ctod平均值要高于np方向,说明nq方向抗开裂能力更好。

自保护药芯焊丝在20世纪50年代末最早出现于美国和前苏联,在随后40余年的时间里,自保护药芯焊丝以其特有的优越性得到了很大的发展,尤其在高层建筑、输油管道和海洋石油平台等领域得到了广泛应用。其主要特点是焊接时无需任何保护气体,使用方便、效率高(自保护药芯焊丝

通过对管线钢焊接粗晶区韧性影响因素的分析,提出了管线钢粗晶区的韧化方向。结果表明:适当调控管材的微合金元素、焊接线能量以及焊后热处理,均可使粗晶区韧性得到改善

X80级管线钢的生产和应用

通过优化hfw焊管机组成型参数、焊接参数和焊缝热处理工艺,成功试制出x80钢级管线管。首批试制的x80钢级管线管的各项性能满足apispec5l标准(44版)的要求,为后续拓展高频焊管钢级奠定了工艺基础。针对试制中出现的问题指出了需要改进的方向。