X60管線鋼在20℃低溫焊接的接頭組織性能

在役焊接過(guò)程中,管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)的快速冷卻,易使接頭出現(xiàn)氫致裂紋。對(duì)20#管線鋼在不同冷卻條件和不同焊接線能量下的haz的組織性能進(jìn)行了模擬研究。結(jié)果表明,在流動(dòng)水冷卻下,haz出現(xiàn)較多的貝氏體、馬氏體和m-a組元等不平衡組織,使得haz的硬度高達(dá)330hvn5,性能最差。采用大的線能量焊接,形成較多的上貝氏體和粒狀貝氏體組織,對(duì)改善接頭性能有利。因此,在避免燒穿的前提下增大焊接線能量或減小管內(nèi)介質(zhì)的冷卻能力,減少高硬度不平衡相的形成,可以降低haz氫致開(kāi)裂敏感性。

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采用埋弧焊的方法,研究了熱輸入對(duì)x70鋼接頭組織的影響。采用olympus分析軟件分析了焊接接頭的宏觀結(jié)構(gòu)尺寸。采用olympus-pmg3金相顯微鏡對(duì)埋弧焊接頭顯微組織進(jìn)行了觀察。結(jié)果表明,由于x70級(jí)管線鋼為采用控扎控冷工藝獲得的細(xì)晶粒鋼,焊接熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大傾向嚴(yán)重。隨著熱輸入的增加,熱影響區(qū)寬度明顯增加、母材和焊絲熔化量增加、焊縫深寬比減小;在單道焊的情況下,隨著熱輸入的增加,側(cè)板條鐵素體含量增加,針狀鐵素體含量減小,不利于焊接接頭性能的提高。

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(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,天然氣工業(yè)越來(lái)越受到重視。我國(guó)在西氣東輸國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)中,對(duì)x70、x80管線鋼進(jìn)行了成功的研制、開(kāi)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(gè)突出特點(diǎn)。論述了高強(qiáng)度管線鋼的發(fā)展歷程。并且對(duì)于管線鋼的三個(gè)類(lèi)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(duì)于x80鋼的試驗(yàn)、研究、以及焊接等應(yīng)用情況做了介紹。

采用表面機(jī)械研磨處理(smat)技術(shù)對(duì)x80管線鋼焊接接頭進(jìn)行了30,60及90min表面納米化處理,分別采用光學(xué)顯微鏡、x射線衍射儀、表面粗糙度儀及顯微硬度計(jì)等研究了smat不同時(shí)間后x80管線鋼焊接接頭的顯微組織、晶粒尺寸、表面粗糙度及顯微硬度的變化。結(jié)果表明:smat不同時(shí)間后均可在x80管線鋼焊接接頭表面獲得一定厚度的塑性變形層,且隨著smat時(shí)間的延長(zhǎng),塑性變形層厚度逐漸增加,實(shí)現(xiàn)了焊接接頭的表面納米化(組織均勻化);smat可以顯著提高焊接接頭表面的顯微硬度,使顯微硬度沿深度呈梯度分布;smat還可改善焊接接頭表面粗糙度,隨smat時(shí)間的延長(zhǎng)表面粗糙度逐漸減小。

X80管線鋼組織性能研究

介紹了天鐵熱軋1750mm機(jī)組管線鋼x60的開(kāi)發(fā)過(guò)程,通過(guò)控制加熱溫度、道次變形量、終軋溫度和卷取溫度等工藝參數(shù),成功生產(chǎn)出了高質(zhì)量x60管線鋼,經(jīng)檢驗(yàn)各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到預(yù)定目標(biāo),表明了天鐵熱軋已經(jīng)具備生產(chǎn)高等級(jí)管線鋼的能力。

X65管線鋼焊接裂紋分析

采用裂紋尖端張開(kāi)位移(ctod)測(cè)試技術(shù)和金相顯微組織分析,設(shè)計(jì)2種三點(diǎn)彎曲試樣,測(cè)試了x70管線鋼埋弧焊焊接接頭低溫-10℃的斷裂韌性,比較接頭焊縫、熱影響不同區(qū)域金屬斷裂韌性,分析組織結(jié)構(gòu)對(duì)力學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示,焊縫中心金屬性能均勻,裂紋尖端張開(kāi)位移平均值為0.346mm,斷裂韌性小于熱影響區(qū)穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展的ctod值。熱影響區(qū)組織不均勻,包括穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展和中途失穩(wěn)斷裂,出現(xiàn)不同特征的ctod值。熱影響細(xì)晶區(qū)組織為細(xì)小的多邊形鐵素體和珠光體,在-10℃環(huán)境下仍有良好的低溫韌性。熱影響粗晶區(qū)組織主要是板條狀貝氏體和粒狀貝氏體,而且晶粒尺寸粗大,該區(qū)域在-10℃時(shí)容易失穩(wěn)斷裂,呈現(xiàn)低溫脆性。

采用表面機(jī)械研磨(smat)技術(shù)對(duì)x80管線鋼的焊接接頭進(jìn)行了表面自身納米化處理,利用金相顯微鏡(om)、透射電子顯微鏡(tem)和x射線衍射技術(shù)(xrd)研究了表面自身納米化處理后試樣表面微觀結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明:經(jīng)smat處理后,可以在x80管線鋼的焊接接頭表面形成一定厚度的等軸、取向隨機(jī)的納米晶粒;隨距處理表面深度的增加,晶粒尺寸逐漸增大;smat處理時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)對(duì)表層晶粒尺寸影響不大;smat處理可以實(shí)現(xiàn)x80管線鋼的焊接接頭組織的連續(xù)化和均勻化。

47工業(yè)技術(shù) 1　x120管線鋼 　　與普通管線鋼相比，x120管線鋼中加入了b元素。b元素的加入 可以提高可淬性，促進(jìn)馬氏體和下貝氏體的形成。含有b元素的母材 和熱影響區(qū)具有更高的韌性。合金元素ti和nb的加入，可以防止焊 接熱影響去的過(guò)度退火。鋼板的焊接性主要取決于鋼板的碳當(dāng)量，本 次實(shí)驗(yàn)所用x120鋼的ceq值為0.53。其值高于普通的管線鋼，因此 焊接性較差。 　　x120管線鋼的典型組織為下貝氏體加少量馬氏體，下貝氏體組 織可以使管線鋼得到足夠的強(qiáng)度和韌性。研究表明，化學(xué)成分相近的 下貝氏體和馬氏體，其強(qiáng)度也相近。并且x120管線鋼中的下貝氏體 晶粒細(xì)小，這使得其具有更高的韌性。 2　x120鋼的焊接試驗(yàn)及接頭組織性能分析 2.1　焊接工藝試驗(yàn) 　　試驗(yàn)所用x120鋼的厚度為16.0mm，管徑為916mm。針對(duì)管口 與管口組對(duì)環(huán)縫焊接，

焊接是管線建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一,隨著我國(guó)管線鋼的快速發(fā)展,越來(lái)越需要匹配的焊接技術(shù)來(lái)滿(mǎn)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(duì)板厚為16mm的x52管線鋼進(jìn)行焊接,x射線探傷檢測(cè)焊縫無(wú)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(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)apispec5l管線鋼規(guī)范,對(duì)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?zèng)_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(mǎn)足管線鋼焊接的要求。

為減少用鋼的數(shù)量，提高管道承壓的強(qiáng)度，長(zhǎng)輸管道正向大口徑、高壓力、高綱級(jí)輸送方向發(fā)展，我國(guó)長(zhǎng)輸管道用鋼已逐漸由x52-x70向強(qiáng)度級(jí)別更高的x80發(fā)展。在長(zhǎng)輸管道建設(shè)中，質(zhì)量對(duì)管道長(zhǎng)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(guó)內(nèi)外針對(duì)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(dòng)焊和全自動(dòng)氣保焊和自保護(hù)藥芯焊絲自動(dòng)焊。大管徑管道半自動(dòng)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。

該文簡(jiǎn)述了管線鋼的市場(chǎng)狀況,x60、x65、x70技術(shù)要求,生產(chǎn)難點(diǎn)、工藝流程,酒鋼生產(chǎn)設(shè)備、前期開(kāi)發(fā)情況,對(duì)酒鋼開(kāi)發(fā)管線鋼x60、x65、x70板卷的可行性進(jìn)行了分析。

學(xué)號(hào)1010131057_ 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 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(zhuān)業(yè)班級(jí)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(guó)內(nèi)外油氣管道的發(fā)展展望....................................................................................-1- 1.1國(guó)內(nèi)外油氣管道的發(fā)展......................................................................................................-1- 1.2國(guó)外油氣管道的焊接技術(shù)狀況.................

對(duì)國(guó)產(chǎn)x80管線鋼進(jìn)行了手工焊焊接性能實(shí)驗(yàn),并對(duì)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。

對(duì)x100管線鋼管直縫雙面埋弧焊接頭進(jìn)行了微觀組織、顯微硬度、拉伸及沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)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(wèn)題;橫向焊接接頭的抗拉強(qiáng)度滿(mǎn)足iso3183—2007的要求,抗拉強(qiáng)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℃。

采用焊接熱模擬方法研究了線能量對(duì)x120管線鋼haz韌性的影響,并通過(guò)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(duì)jco成型的x120管線鋼進(jìn)行了焊接實(shí)踐,并對(duì)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(shí),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(guò)匹配焊接,應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)x120管線鋼專(zhuān)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(zhǎng)大明顯,組織中m/a數(shù)量多,呈長(zhǎng)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(gè)世紀(jì)的70年代的國(guó)外。本文通過(guò)對(duì)巴西管線建設(shè)中x70管線鋼的自動(dòng)焊工藝的系統(tǒng)分析,進(jìn)行了優(yōu)勢(shì)對(duì)比和特性探究,以便改進(jìn)我國(guó)的管線自動(dòng)焊焊接施工工藝,提高我國(guó)管線建設(shè)技術(shù)。

對(duì)冷軋高強(qiáng)度trip800mpa、厚度為1.8mm的鋼板進(jìn)行在不同電極壓力條件下的點(diǎn)焊實(shí)驗(yàn),并通過(guò)金相觀察、硬度測(cè)試和拉伸實(shí)驗(yàn)對(duì)焊接接頭的組織和性能進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明當(dāng)電極壓力過(guò)小或過(guò)大時(shí)都導(dǎo)致點(diǎn)焊接頭強(qiáng)度較低,而最佳點(diǎn)焊工藝參數(shù):焊接電流為8000a,焊接時(shí)間為20cyc,電極壓力為400kgf。

80管線鋼焊接

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