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《高強(qiáng)度管線鋼用焊接材料》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、·252·可焊性高強(qiáng)度管線鋼用焊接材料DavidWidgeryESABGroup(UK)Ltd，HanoverHouse，Queensgate，BritanniaRoad，WalthamCross，HertsEN87TF，u(·?！?．-1‘卜-。+--—+。-‘—卜一—卜，。+-—+一—+-—卜-+-+-+-—卜-+·—卜-+-+-+-+-—卜——卜-‘-卜-+-+-+-‘·+．摘要：探討了使用傳統(tǒng)焊接方法焊接現(xiàn)代高強(qiáng)度鋼時(shí)出現(xiàn)的幾個(gè)問題。由于埋弧焊具有良好焊透性，應(yīng)用這種焊接工藝可以用較少的焊接材料完成厚截面鋼板的焊接。但是，由于此種焊接工藝的高稀釋性，在焊接低碳
2、和微合金的管材時(shí)就必須使用更高合金含量的焊絲以保證焊縫金屬獲得較高的強(qiáng)度。本文對新型高合金成分的焊絲進(jìn)行的研究表明，在焊管車間和鋪設(shè)管線工地使用的焊絲必須與焊接方法同步發(fā)展。本文介紹了用冷焊絲氣體保護(hù)電弧機(jī)械自動(dòng)焊進(jìn)行焊接的一些實(shí)驗(yàn)。使用氣體保護(hù)電弧機(jī)械自動(dòng)焊來焊接管道的環(huán)焊縫，可以利用下向焊接工藝進(jìn)行焊接非常窄小的復(fù)合斜開坡口，這樣焊接熱量可以迅速導(dǎo)出，從而使低碳焊縫也能滿足高強(qiáng)度鋼的需要。在焊接管道接頭時(shí)則不同，如果還使用下向焊接就會(huì)出現(xiàn)焊接坡口對接不精確問題，所以經(jīng)常需要使用上向焊。要使管材既有良好的可焊性，又有較好強(qiáng)韌性及抗氫致開裂能力，是一件很困難的事情，但
3、是這幾年來這方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。最新的發(fā)展，如使用激光或混合激光焊接管線，比我們想象的還要接近商品化，為此焊接材料生產(chǎn)商近些年來就忙于生產(chǎn)這些材料。關(guān)鍵詞：管線，鋼，高強(qiáng)度，焊接，焊接材料1引言鋼的微合金化給用戶帶來了很多好處，它使得材料在低合金條件下可以獲得較高的強(qiáng)度。由此產(chǎn)生了新一代的廉價(jià)的強(qiáng)韌鋼材，同時(shí)這種鋼材還具有非常好的可焊性。然而，對于焊接材料生產(chǎn)商來說，焊縫金屬要想達(dá)到這么好的性能要付出很高代價(jià)，因?yàn)樗麄儾荒芡ㄟ^TMCP熱軋工藝來提高焊縫金屬的性能，而不得不依賴傳統(tǒng)的合金化方法來提高焊縫的性能。而且一些現(xiàn)代管線鋼以應(yīng)變?yōu)樵O(shè)計(jì)準(zhǔn)則，因此要求焊縫金屬必
4、須比被焊鋼管母材強(qiáng)度高。結(jié)果導(dǎo)致今天的焊縫金屬通常都比母材的合金成分高，因而，氫致開裂敏感性也提高了，所以生產(chǎn)商們真正面對的挑戰(zhàn)是如何使焊縫金屬獲得良好的強(qiáng)韌性配合。本文講述了在高強(qiáng)度管線鋼的制管縫焊和鋪設(shè)管線的環(huán)焊中如何解決這一問題。40年前，澳大利亞在雪山區(qū)水力電力工程中使用最小屈服強(qiáng)度為690Ⅷa的焊接鋼管建造了一條高壓水管線，只發(fā)生了少量焊接問題，從而形成了會(huì)有更多的工程會(huì)采用這種強(qiáng)度管線鋼的看法。1965年大西洋海洋船舶公司在西弗吉尼亞一條管線中鋪設(shè)了一段管材強(qiáng)度為X100(屈服強(qiáng)度690MPa)，長度為360m的試驗(yàn)性管道，現(xiàn)在這條管道仍在正常運(yùn)行。這些鋼
5、管都需經(jīng)過淬火回火熱處理，不難找到可以焊接它們的手工電弧焊條，這些焊條具有與這些鋼相似的總合金含量。當(dāng)時(shí)對于管道的環(huán)焊縫沒有要求強(qiáng)度過匹配。當(dāng)然，對高壓水管線沒有要求環(huán)焊接頭強(qiáng)度高于鋼管母材(高強(qiáng)匹配)的必要。2003年在加拿大鋪設(shè)了另一條較短的X100管線，2004年接著又鋪了2km。這一次盡管在管道主干管環(huán)焊縫方面沒有發(fā)生過問題，但是在對需要在施工現(xiàn)場開坡口的焊縫和將兩根焊管通過離線埋弧焊接連成一根長管的環(huán)焊縫進(jìn)行復(fù)查時(shí)，潛在的問題出現(xiàn)了。這些高強(qiáng)度管線鋼用焊接材料·253·問題性質(zhì)與40年前解決的問題不同。這些問題的出現(xiàn)部分地是由于使用了可焊性太好的鋼管，因?yàn)檫@
6、種低合金含量的鋼管使得焊縫的稀釋率增加(焊縫熔敷金屬的合金元素和碳含量都降低了)，所以要想提高焊縫強(qiáng)度很困難。在阿拉斯加、加拿大和西伯利亞的地下管線因?yàn)樵馐芗竟?jié)性的冷凍，所以要考慮管線由于凍脹所產(chǎn)生的縱向拉伸，因此必須采用應(yīng)變設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)管線工程。焊縫金屬的強(qiáng)度不僅必須超過母材的最小名義屈服應(yīng)力，而且必須超過管材的最高的斷裂強(qiáng)度。目前X80管線鋼管最高斷裂強(qiáng)度估計(jì)為700Ⅷa。與埋弧焊不同，使用高能量射流(如激光焊)焊接鋼管的速度快、熱輸人小。因此，如果使用高能量輸入焊接管線鋼管，存在的問題就是如何限制焊縫金屬的強(qiáng)度，以獲得滿意的塑性和韌性。2管線鋼的環(huán)焊問題一方面由
7、于快速鋪設(shè)管線的經(jīng)濟(jì)性要求，另一方面由于舊焊接工藝不再適用于焊接高強(qiáng)度管線鋼，導(dǎo)致了機(jī)械化氣體保護(hù)電弧焊接被管線工程普遍采用。氣體保護(hù)電弧自動(dòng)焊被如此成功地應(yīng)用于管線工程，以至于在過去的40年里被廣泛地推薦使用的其他焊接方法，如摩擦焊、電子束焊、磁力電弧焊、激光焊、閃光焊和爆炸焊等等，都不能代替它。氣體保護(hù)電弧自動(dòng)焊的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在下向焊焊接接頭時(shí)具有熱輸入小的優(yōu)勢。焊接時(shí)能快速冷卻，△T。～，約為3～4s。因此盡管焊絲中合金元素錳不超過1．6％，硅含量不超過0．65％，焊縫金屬的屈服強(qiáng)度卻可能超過700MPa。在實(shí)際焊接X100或用于應(yīng)變設(shè)計(jì)的X80
