X80钢铜衬垫自动焊外根焊接头的组织与性能

采用铜衬垫自动焊外根焊工艺对X80钢进行焊接,研究了焊缝成形质量以及粘铜区域和未粘铜区域的铜含量、显微组织及力学性能。结果表明:焊缝成形良好,未发现裂纹、未熔合等缺陷。未粘铜区域的铜含量与母材一致,粘铜区域的铜质量分数约为0.46%,渗铜深度约为0.18 mm;未粘铜区域焊缝组织主要由针状铁素体和少量的先共析铁素体组成,粘铜区域则主要是块状铁素体、粒状贝氏体以及游离铜组成。未粘铜区域和粘铜区域硬度变化趋势基本一致,焊缝根部粘铜区域的硬度略高于未粘铜区域;粘铜区域和未粘铜区域的抗拉强度分别为730,732 MPa,冲击性能基本一致,弯曲试验后均未见裂纹。焊缝根部渗铜未对接头的力学性能产生明显影响。

PWT外自动根焊工艺的应用

介绍了从意大利PWT公司引进的PWT-CWS.02NRT管道全位置自动焊机的组成、工作原理及技术工艺特点,PWT外自动根焊克服了内自动根焊仅适用于固定管径的缺点。结合辽河油田油建二公司对该套设备在西气东输工程中的使用情况,总结了PWT外自动根焊操作要点及施工中的注意事项,对根焊过程中产生的缺陷进行了分析,并提出了处理措施,可供管道焊接技术人员参考借鉴。

基于FEM的管道全自动打底焊用柔性衬垫的研究

在海底管线铺设时的环焊缝全自动焊过程中,一般采用带铜衬垫的内对口器配合大热输入焊接参数进行强制成形.由于高温熔池直接和刚性铜衬垫接触,焊根背面不能形成圆滑过渡的焊趾,应力集中较为严重;同时铜衬垫也烧损严重,存在焊缝渗铜和夹铜的风险,需要不定期进行更换.针对铜衬垫所存在的上述问题,本研究提出在铜衬垫表面再放置一层很薄的耐高温柔性衬垫材料,以避免铜衬垫与高温熔池的直接接触.基于有限元方法(FEM),使用有限元软件ABAQUS系统研究了柔性衬垫的厚度及材料的热导率、比热容等关键热物性参数对焊接温度场的影响规律以及衬垫对焊道背面成形的特殊作用.模拟结果表明,柔性衬垫的存在使得铜衬垫表面的峰值温度从700℃大幅下降至90℃以下,但其厚度对焊接温度场的影响很小;柔性衬垫的密度和比热容对焊接温度场的影响也很小;但柔性衬垫的热导率会明显影响熔池的大小、冷却速度及温度梯度的分布,进而对焊道的成形以及接头的组织和性能造成影响.模拟和试验结果都表明,合适的柔性衬垫材料可以大大降低铜衬垫表面的峰值温度,避免其烧损,同时还可以有效改善根部焊道的背面成形,使得铜衬垫作用下形成的周期性宽窄不均的背面熔宽变得均匀,且焊趾过渡也变得圆滑.

长输工程建设中的外自动根焊技术研究

国家管网集团公司成立以后,明确要求X70及以上钢级管道焊接采用自动焊技术,国内长输管道自动焊焊接得以全面推广。随着管道内根焊技术的大量应用,其技术弱点逐步显现出来,而管道外自动根焊技术可以克服这些弱点,具有独特的技术优势,值得进行深入研究。通过对国内外自动根焊设备、自动根焊工艺的分析和研究,掌握了管道自动根焊技术的基础理论和关键技术要点,经实际焊接验证,外根焊焊接质量好、效率高、适用范围广,值得在长输管道项目中进一步推广使用。

X65钢铜衬垫根焊工艺裂纹的敏感性

基于有限元模拟开发的管道环焊缝敏感性试验方法,对X65管线钢带铜衬垫焊接工艺裂纹敏感性进行了研究,通过对带铜衬垫和不带铜衬垫两种试验方案的结果进行对比分析,验证了制定的铜衬垫现场焊接工艺的合理性。该工艺冷裂敏感性较低的原因:(1)制定的焊接工艺参数合理,热输入量不大,仅为0.56 k J/mm,现场实际焊接中的热输入量更小,铜元素很难渗透到焊缝中;(2)采用ER70S-G实心焊丝CO2气体保护焊进行X65钢焊接,其抗冷裂性能良好。进行了根部局部腐蚀试验检测,结果表明:通过制定合理的焊接工艺参数,X65带铜衬垫根焊工艺的焊接接头力学性能可以满足工程施工规范的要求。