X65/2205双金属复合管焊接研究现状与展望

X65/2205双金属复合管的价格低、耐蚀性好,使其作为一种新型功能材料在油气管道工程领域使用越来越广泛。文中综述了X65/2205双金属复合管焊接的主要特点,介绍了国内外关于X65/2205双金属复合管焊接的研究现状,目前主要集中在焊接工艺的制订,在此基础上提出了X65/2205双金属复合管焊接未来研究的发展方向。

油气集输用2205/X65双金属冶金复合管材及焊接工艺

为了提高油气田集输管道的抗腐蚀性能,开发了2205/X65双金属冶金复合板,设计了复合管TIG+MAG组合焊接工艺,制备了Φ610 mm×16(2+14)mm大直径2205/X65双金属复合管,并对复合板材及管材的力学性能、微观组织、耐腐蚀性进行了试验研究。结果表明,复合板材及管材的金相组织、夏比冲击、拉伸、剪切、DWTT、正反弯曲等指标满足相关标准要求;复合管理化性能和抗晶间腐蚀性能满足相关标准要求,可满足含H2S和CO2等腐蚀介质的油气集输要求。

X65/2205双金属爆炸复合板界面微观结构及性能研究

采用力学测试、金相分析、扫描电镜和能谱分析的方法,研究了X65管线钢和2205双相不锈钢双金属爆炸复合板界面微观结构及其性能。结果表明,X65/2205复合板的屈服强度和抗拉强度均高于X65基体,断后伸长率基本一致,而夏比冲击吸收能低于X65基体和不锈钢复合层。复合层结合界面呈波浪状"咬合"形貌,界面原子相互扩散,其剪切强度较高。

X60/2205双金属复合管短流程制备工艺研究

介绍了制备X60/2205双金属复合管的短流程"离心浇铸+热挤压"工艺,并对其关键技术——离心浇铸、热挤压加工、热处理进行分析说明。对试制的X60/2205双金属复合管进行性能检验,结果表明,采用"离心浇铸+热挤压"工艺试制的X60/2205双金属复合管,界面完全冶金结合,钢管综合性能优良,而且生产成本低、成材率高。

X80/2205双金属复合管CMT/TIG管端堆焊组织及性能

采用冷金属过渡(CMT)和钨极氩弧(TIG)堆焊工艺对X80/2205双金属复合管管端进行堆焊,研究堆焊速度对堆焊层形貌、组织形态及其比例的影响,从而确定合理的CMT堆焊工艺,并对比分析CMT和TIG堆焊层的组织和性能。结果表明:随着焊速增加,CMT堆焊层焊道宽度变窄,高度降低,由于CMT堆焊层Σ3 CSL晶界比例高于TIG堆焊,CMT堆焊层韧性较高;堆焊层与X80钢交界处存在浮凸的脆硬组织,该组织为具有BCC晶体结构的马氏体,其晶粒细小且多为大角度晶界,导致交界处硬度突变;TIG耐蚀层中铁素体与奥氏体比例为37∶63,CMT铁素体与奥氏体比例为54∶46;CMT堆焊层的耐点蚀性能优于TIG堆焊层和2205内衬层,从焊接效率、耐蚀性考虑,CMT更适合于复合管的管端堆焊。

2205/X65冶金复合管材焊接工艺及焊缝组织性能研究

为了开发抗H_2S、 CO_2强腐蚀性介质输送用复合管材,采用TIG+MAG焊接工艺对Φ610 mm×(2+14) mm 2205/X65冶金复合管(复层不锈钢厚2 mm,基层管线钢厚14 mm)进行了以ER309作为过渡填充金属的熔焊连接试验。利用OM、 SEM分析了焊缝区组织特征和相比例,并测试了力学性能和腐蚀性能。结果显示,该工艺方案有效抑制了合金元素稀释,使得焊缝金属合金成分保持在合理水平,呈铁素体(α)+奥氏体(γ)双相组织特征,复层焊缝铁素体含量平均值为45.62%,过渡层焊缝铁素体含量平均值为39.98%,均满足35%～65%要求。试制复合管焊缝抗拉强度达690～715 MPa,正反弯曲(弯轴直径70 mm)180°拉伸面无裂纹,-10℃下低温冲击功值达98～118 J。复层焊缝在腐蚀环境(H_2S分压0.8 MPa, CO_2分压1.5 MPa, Cl-浓度≤15%)中腐蚀速率均值仅为0.000 875 mm/a,远小于项目指标要求的0.15 mm/a; HIC试验裂纹敏感率CSR、裂纹长度率CLR和裂纹厚度率CTR均为0,且对SSCC不敏感;晶间腐蚀试验显示复层焊缝具有优良的抗晶间腐蚀性能。研究结果表明,采用本研究工艺技术试制的大直径2205/X65冶金复合管各项性能优于相关标准要求,可作为含有H_2S、 CO_2等腐蚀介质输送管道选材。

2205DSS/X65焊接复合钢管接头性能及微观组织

采用力学测试、金相分析、扫描电镜的方法,研究了2205双相不锈钢(2205DSS)和X65管线钢直缝焊接复合钢管焊接接头性能及微观组织。结果表明,保留复合层的2205DSS/X65直缝焊接复合钢管焊接接头抗拉强度比去除2205DSS复合层的焊接接头的抗拉强度高约40 MPa,但其热影响区的冲击吸收功低约50 J,二者的焊缝冲击韧性几乎相当。2205DSS与X65拉伸断口结合界面处韧性和承载能力较差,是容易发生失效的区域。在动态冲击载荷下,复合层焊缝和过渡层焊缝结合处容易产生裂纹;且由于合金元素扩散,靠近基体侧的扩散层焊缝易形成淬硬马氏体组织,导致焊缝的冲击韧性降低。

层状金属复合材料激光穿透共熔池焊接研究

介绍了一种适用于层状金属复合材料的高效连接技术。在激光穿透焊接时,熔池中液态金属会受到横向温度梯度引起的表面张力和穿透匙孔中喷射蒸汽摩擦力的共同作用而产生上下两个相对独立的涡流,这一现象会使熔池中上部和下部金属保持相对独立,从而促成焊缝金属的上下层状分布特征,利用这一现象,提出了层状金属复合材料的单道激光穿透共熔池高效焊接技术。利用该技术,成功实现了X65/DSS2205双金属层状复合材料的对接焊,焊接接头组织和成分分析结果表明,焊缝组织上部和下部具有明显的差异性和独立特征,焊缝上下部的合金元素发生了相对较小的流动交换,优化的工艺条件可使复层焊缝金属的稀释率小于3%,使得复合板上层焊缝和下层焊缝金属达到了最大的相对独立性。