有关inconel625＋x复合管的焊接组织与力学性能

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1、学兔兔www.xuetutu.comr蜉掳生产应用移INCONEL625+X65复合管的焊接组织与力学性能广东省云浮市特种设备检验所(527300)周叶平深圳海油工程水下技术有限公司(518067)张凯峰摘要以某气田海底输气输油管线INCONEL625与X65复合管的手工钨极氩弧焊接头为例，详细分析IN—CONEL625与X65复合管焊接接头的力学性能和微观组织，试验表明INCONEL625+X65复合管复合层焊后耐腐蚀性能以及力学性能良好，焊缝硬度大于母材但小于熔合区硬度，沿熔深方向硬度没有明显变化。焊缝

2、中没有发现气孑L、夹渣、裂纹等缺陷。关键词：INCONEL625-I-X65复合管微观组织力学-眭能中图分类号：TG457。60前言验。1试验材料与方法近年来，随着人们对石油资源的需求日益增长，海底输气输油管线越来越多。一般从海底开采的石1．1试验材料油或者天然气都不是纯净的，大多含有腐蚀介质¨lJ。试验用的管材为wellham堆焊生产的复合管，内层在低腐蚀介质中，通过在普通材质海管外部涂上防(镍基合金625)为镍基耐蚀合金，基管材料为API5L锈油漆可以阻止海水对管线的腐蚀。某气田工程中X65，基管壁厚厚

3、度为11．1mm，复合管内层壁厚为3海水的腐蚀性较强，普通的API5LX65或者X70管mm，INCONEL625和X65低合金钢的化学成分见表1，线已经很难满足实际工程的需求。复合管由内外两填充金属为ERNiCrMo一3焊丝，复合管规格尺寸及层构成，外层与常规的海管相同，主要提供力学性焊道顺序如图1所示。能；内层是较薄的耐蚀层，材质为镍铬合金，主要提供耐腐蚀性。由于其具备很好的耐腐蚀性，可长期在较强腐蚀介质环境下服役，所以后期的维护成本较低J。文中以镍基合金复合管为例介绍复合管的手工钨极氩弧焊接头组织及焊

4、缝力学性能，为镍基合金复合管的实际工程应用提供理论基础和应用经图1复合管规格尺寸及焊道顺序示意图表1INCONEL625和X65低合金钢的化学成分(质量分数，％)1．2试验方法与设备制成试样进行力学性能试验。复合层试样经过打磨抛INCONEL625+X65复合管经过手工钨极氩弧焊光，放人王水中腐蚀，然后使用奥林巴斯光学显微镜对施焊，焊接工艺参数见表2。选择焊缝成形较好的工件复合层进行金相组织观察。母材基体试样放入4％的硝酸溶液中腐蚀后观察金相组织，用显微硬度计对收稿日期：2015—02—05试样进行硬度测试

5、，试验载荷为1Okg。382015年第9期学兔兔www.xuetutu.com表2采用GTAW焊接工艺参数复合层腐蚀性能试验：根据DNV0s—F101(2005)2．2低温韧性《海底管线系统规范》，将试样放置于60℃的20％考虑到INCONEL625+X65复合管的服役环境，HNO+5％HF混合溶液中5min，干燥称重后，再置于焊缝的低温韧性是否符合要求，对焊缝和离熔合线不90g的FeCI·6H：O-I-900mL去离子水中，溶液的温同距离的区域制作10mmX10mm×55mm的试样，在度为50℃，浸泡24

6、h后干燥称重。低温(一l6℃)环境下进行却贝冲击试验，各区域却贝却贝冲击试验：复合管焊缝试样尺寸：10mmX10冲击试验的试验结果如表3所示，从表3可知熔合线mm×55mm，试验温度为一16℃，分别对试样的焊缝、附近与焊缝的冲击吸收能量平均值最低，在熔合线处熔合线、距熔合线2mm、距熔合线5mm处进行贝冲击最低位87J；在母材侧离熔合线5mm处冲击吸收能量试验。平均值最大为242J。表3却贝冲击试验2试验结果与分析2．1显微硬度沿垂直于焊缝中心线方向，焊缝区每距离2mm取点测量硬度值，熔合区每距离0．5mm

7、取点测量硬度值，母材区每距离1mm取点测量硬度值。硬度值的测试结果如图2所示，从图2中可见焊缝中心硬度较为稳定，复合管基材、过渡层以及复合层硬度曲线呈现马鞍形状，焊缝的硬度比母材高但是比熔合区的小，沿熔深方向硬度没有明显变化。分析认为在熔合区产生一定程度的退火和晶粒的长大，同时产生偏析、碳化物的2．3耐蚀性能沉淀，导致熔合区比焊缝中心硬度高。整体来看焊缝根据DNV0s—F101(2005)《海底管线系统规及其熔合区的硬度比母材高。范》，对试样的复合层进行取样P1，P2，P3，对试样进行耐蚀性能试验，结果要求

8、失重率不大于4g／m，试验结果见表4，均满足要求。宝2．4微观组织盘图3a～c分别为母材、熔合区、焊缝的金相图，可见母材INCONEL625的组织为主要为单一奥氏体组织，由于INCONEL625导热性较差导致热影响区狭窄，焊缝为粗大的奥氏体胞状树枝晶晶粒，每个奥氏体胞状树枝晶晶粒的内部充满着许许多多的长条胞状树枝晶，熔合区成树枝状晶粒与单一测量点位置奥氏体组织混合形态，没有发现气孔，裂纹，夹渣图2硬度分布曲线等缺