X80钢管用自保护药芯焊丝.pdf

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1、40·焊接设备与材料·焊接技术第41卷第11期2012年11月文章编号：1002—025X(2012)11-0040—03X80钢管用自保护药芯焊丝闫红(天津职业大学，天津300402)摘要：基于合金元素对焊缝金属力学性能的影响，对自保护药芯焊丝的合金系统进行优化，依据Q／SY—GJXO11O一2OO7《西气东输二线管道工程线路焊接技术规范》要求，采用标准工艺试验评定，研制出了满足X80钢管服役条件的焊接接头。试验表明，焊接接头硬度、强度、低温韧性等满足X80钢管服役条件。关键词：X80管线钢；自保护药芯焊丝；合金

2、元素；微观组织；力学性能中图分类号：TG422．3文献标志码：B长距离大口径油气输送管线工程，作为国家能源战略工程，越发占据着重要地位。石油管线用钢1试验材料及方法管X70，X80等应用越来越普遍。X70，X80具有硬1．1材料度、强度高，屈强比高，低温冲击韧性好，综合力(1)X80钢管化学成分见表1，力学性能见表2。学性能优良的特点，很好地满足了油气高压、野外成分CSilMIPSCrMoNijNh低温服役条件的要求。焊接接头成为管线的一部分，含量0．050．2l1．87f0．007O．oo30．302O．o090

3、．155l0．092其性能显得尤为重要。本论文在对自保护药芯焊丝成分VAlICuTiBN合金元素进行优化的基础上，探索合金元素对熔敷含量0．0020．032{o．19910．0090．Ooo10005金属力学性能的影响规律，获得性能相对优良的配表2X80管线钢力学性能Rm，MPaR／MPaA(％)尺5／RA√J(一20℃)方。并以此对X80管线钢进行实际焊接，对焊接接650730290．89246头进行组织和性能的分析。具体研究内容如下：(1)自保护药芯焊丝合金系统的优化及合金元为满足大El径、厚壁焊管高压输送的安

4、全性，素对熔敷金属性能的影响。高性能管线钢多以低碳或超低碳针状铁素体组织为(2)自制药芯焊丝在标准工艺下焊接X80钢管特征，使之在具有高强度、高韧性和良好的焊接性线。研究焊接接头组织和性能特点，完成焊接接头能的同时具有高的韧性止裂性能。国内试制的针状的力学性能评定铁素体X80管线钢采用了超低的碳含量、高锰、超自保护药芯焊丝由于其独特的自保护特点。逐低S，Nb，V，Ti微合金化的成分设计。并且适当增渐替代传统的实心焊丝。药芯焊丝在管道焊接过程加Mo，Cu，Ni等合金元素以补偿强度，使X80钢中具有较为明显的优势，但对

5、X80管线钢国内仍无管的抗拉强度达到730MPa。理想的焊接材料。本课题组就X80管线钢与中国石(2)药芯焊丝用钢带化学成分见表3。表3钢带的化学成分(质量分数)(％)油天然气管道科学研究院、天津大桥焊材集团合作ICMnSiSP开发自保护药芯焊丝已有一段时间，取得一些经验}o．02O25O．190．0030．006和数据愿与大家共享。(3)药粉组分：氟化钡、氟化锂、氧化铈、氧化铁、铝镁合金、碳酸锂、电解锰、二氧化硅等。收稿日期：2o12—04—12粘接剂：水。WeldinzTechnolo~wVo1．41No．11

6、Nov．2012·焊接设备与材料·411．2设备按GB／T2652-1989加工圆形拉伸试样，按GB／T(1)焊丝制备设备：高温炉、粉碎机、药芯焊2650-1989加工冲击试样，试验结果效应曲线图如丝生产线。图1所示。(2)焊接设备：20028201型直流电焊机(LN一66065064023P送丝机)，采用药芯焊丝自保护焊接；熔敷金属630620610试件，模拟试件后续焊道用。600590(3)金相检测：采用F3203光学显微镜对模拟580570试件进行焊接接头金相分析；同时也采用L一3OPHlLIPS扫描电子显微

7、镜对模拟试件进行焊接接头6l善61金相分析；腐蚀剂用(HNO)4％酒精溶液。蛹61(4)力学性能试验设备：WEW—B微机控制电液蠕6l伺服万能试验机，拉伸试验；WE一300万能试验机，6l拉伸试验：BN一300B冲击试验机，冲击试验。(5)化学分析设备：能谱分析仪、XLD一3C直读：慈、·磐警霉，。j攮600}l10光谱仪。试板尺寸：38mmxl2mmxl2mm；试样制58o／‘-Q备：熔敷金属堆焊尺寸38mmxl2mmxl2mm，至少、：560晶ddi1．1j．。5层。焊丝摆宽不超过焊丝直径的6倍，道间温度不W(

8、ce)(％)(A1)(％)高于(150_+10)℃，熔敷金属取样处至母材上表面图1Ni，Mn，Zr。Si，Ce以及AI对熔敷金属强度、低温冲击韧性的影响的距离应不小于10mm。随着Mn，Ni，Zr，Si，Ce含量的增加，抗拉强度有所提高，低温韧性呈非线性变化。按低温韧性2试验结果及分析优化，并综合考虑抗拉强度，当w(Ni)1．6％～2．1％，W2．1成分分析