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焊接不同强度钢材时焊材如何选取?
时间:2016-12-23 13:54:00   来源:焊接之家

1. 概述


  X70管线钢是国内一种微合金控轧钢,目前在国内外长输管线工程中广泛应用,X70管线钢焊接工艺目前也比较成熟。大庆油田承揽的伊拉克布兹干原油外输管道工程中,站外工程包含X70管线。对于大口径X70管线钢焊接时一般多采用下向焊打底+自保护填充盖面工艺,焊材选择遵循等强匹配原则。但鉴于国外施工众多不便及现场情况,拟采用氩弧焊打底+焊条电弧焊填充盖面工艺。

  为此本文主要以φ813mm×14.3mm的X70M管线钢为例,针对X70M钢母材的特性,进行焊接性分析及低强匹配焊材选取,并制定了详细的焊接工艺。



2. X70管线钢特点及焊接性



  从冶金和轧制技术上讲,X70 管线钢在生产过程中降低了碳含量,增加Mn、Cr等合金元素含量,适当添加Nb、V、Ti 等微合金元素;通过控轧控冷技术获得超细中温转变针状铁素体来达到性能设计要求。X70M管线钢的化学成分如表1所示。生产厂家提供材质单中力学性能如表2所示。


  按照国际焊接学会推荐的碳当量计算公式,X70管线钢的碳当量约为0.40%。但标准要求控制在0.12%以下,随含碳量降低及合金元素的增加,且X70管线钢一般用于压力较高的长输管道中,焊接过程中有一定的裂纹倾向,因此焊前需要预热。结合目前施工情况及技术数据,焊接施工时采用预热温度120℃。



3. 焊接工艺制定



  根据设计及施工实际,焊接时采用氩弧焊打底,焊条电弧焊填充盖面,焊材选用ER70S—6焊丝,φ2.5mm;焊条E7018—1,φ3.2mm、φ4.0mm。

  焊丝与焊条化学成分及力学性能如表3、表4所示:

  由表1、表3可知,焊材成分满足X70管线钢的焊接化学成分匹配要求。

通过对焊接材料抗拉强度及屈服强度分析,母材的抗拉强度标准要求≥570MPa,而且实际测量管材的抗拉强度值远远高于焊材的实测值,管材抗拉强度较焊丝和焊条的抗拉强度分别高19.8%和29.2%,名义强度匹配系数分别为0.835和0.774。

  根据以往焊接经验及标准要求,焊材的选择一般采用等强匹配原则和等化学成分原则,而不推荐采用低强匹配,为了验证该工程选择低匹配焊材工艺的可行性及正确性,进行焊接工艺试验。

  焊接时严格执行拟定的焊接工艺,焊接参数如表5所示。采用氩弧焊进行打底,采用焊条电弧焊进行填充、盖面。焊接过程中采用远红外测温仪进行预热温度和层间温度的检测。预热温度为120~150℃,层间温度≤200℃。焊接采用V形坡口,如附图所示。

4. 焊接检测


  对焊接完毕的试件进行外观检查,达到各项要求后进行无损检测。对探伤合格的试件进行力学检测,检测标准执行ASME Ⅺ要求。为了验证焊材选择的可行性,试件数量均多于标准要求,检测结果如表6所示。由表6可知,各项检测结果均合格。

5. 结语


  上述焊接工艺试验的成功完成,解决了海外管道施工工程的焊接工艺。该试验结果的正确性,为X80、X90、X100管线钢的焊接选材提供了一定的试验及数据基础。同时也为低匹配焊材的选择提供了一定的依据,为低匹配焊材选择时,焊材的抗拉强度的要求提供了一定的数据说明。