X80管线钢焊接性能研究

论文摘要

本课题作为X80钢焊接性课题研究的初始工作,主要目的是研究X80钢的焊接性及在焊接过程中产生的冷裂纹的问题为现场焊接时提供工艺参数的依据。通过改变一些工艺设计和实验方法进行分析;提高热影响区的韧性,实现焊缝金属的纯净化与晶粒细化、选择合适的焊接方法以及改进焊接工艺等。利用扫描电镜（SEM）、金相显微镜研究了环焊接头的显微结构,并对接头的力学性能和显微硬度进行了测试与分析。试验结果和分析研究表明:X80管线钢环焊缝对接,焊缝产生的裂纹为穿晶冷裂纹,当预热100℃及以上时焊缝断面裂纹率大大降低。通过对管线钢的碳当量计算发现X80管线钢的淬硬倾向不是很大,在管线钢的焊接中相对容易一些。在实际焊接中控制线能量有利于预防冷裂:纹的产生。当t8/5为35s左右时粗晶区的韧性最好,低于或高于该冷却速度,韧性均下降。线能量过低可能造成焊缝金属中产生淬硬组织,线能量过高会使焊缝热影响区硬度下降。本论文采用三种焊接工艺方案:即焊条电弧焊、焊条电弧焊+自保护药芯焊丝半自动焊和全自保护药芯焊丝半自动焊。前两种焊接方法的根焊均采用焊条电弧焊材料采用BOHLER E9010焊条,填充焊和盖面焊均采用BOHLER E9018—G焊条;自保护药芯焊丝半自动焊根焊采用BOHLER E9010焊条,填充焊和盖面焊均采用HOBART 81N2焊丝;第三种工艺采用Metalloy 71焊丝打底,JC-29Ni1焊丝、填充、盖面。经四川省石油管道焊接技术中心的X射线探伤鉴定该焊缝质量合格。利用金相分析方法判断材料的微观形貌,并判断焊接接头中有没有有害的组织,分析两种焊接接头中不同组织产生的原因避免产生有害组织,通过控制线能量得到希望的成分,并对比三种接头的组织成分判断哪种工艺方案更适合现场焊接中应用。通过力学性能试验考察现场施焊焊缝的力学性能,掌握试验室条件和现场条件下焊缝整体性能上的差异,通过观察环境条件对焊口形成过程及焊口力学性能的影响,合理地调整焊接工艺参数;考察拉伸、背弯、面弯、低温夏比冲击等物理指标,积累手工焊、半自动焊的施工经验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 油气管道概述
• 1.1.1 管线钢在国外的发展与应用
• 1.1.2 管线钢在国内的发展与应用
• 1.1.3 国内X80级管线钢的研究及生产现状
• 1.2 管线钢的基本组织特征
• 1.2.1 铁素体-珠光体或少珠光体钢
• 1.2.2 针状铁素体管线钢
• 1.3 管线钢的焊接工艺研究
• 1.4 管线钢的焊接性
• 1.5 本课题研究的内容及方法
• 1.6 本课题研究的意义
• 第2章 试验材料及焊接工艺
• 2.1 试验选用的材料
• 2.1.1 钢管
• 2.1.2 焊材
• 2.2 焊接工艺设计
• 2.2.1 工艺方案一
• 2.2.2 工艺方案二
• 2.2.3 工艺方案三
• 2.3 焊后检测
• 2.4 焊接操作工艺性能分析
• 2.5 小结
• 第3章 X80管线钢焊接性能研究
• 3.1 试验选材
• 3.2 碳当量分析
• 3.3 焊接冷裂纹
• 3.3.1 控制氢源
• 3.3.2 预热及预热温度的确定
• 3.3.3 控制应力
• 3.4 焊接热输入
• 3.4.1 线能量的确定
• 3.4.2 层间温度控制
• 3.5 小结
• 第4章 环焊缝焊接头力学性能
• 4.1 检验内容
• 4.2 检验目的
• 4.3 拉伸性能测试
• 4.3.1 准备
• 4.3.2 方法
• 4.3.3 试验结果及分析
• 4.4 弯曲性能测试
• 4.4.1 准备
• 4.4.2 方法
• 4.4.3 要求
• 4.4.4 试验结果及分析
• 4.5 冲击性能测试
• 4.5.1 韧性的重要意义
• 4.5.2 试验结果及分析
• 4.6 硬度测试及分析
• 4.7 小结
• 第5章 X80管线钢焊接接头金相组织分析
• 5.1 X80管线钢金相观察及分析
• 5.1.1 试验目的
• 5.1.2 金相观察
• 5.2 扫描电镜分析
• 5.3 冲击试验断口扫描分析
• 5.3.1 断口微观形貌
• 5.3.2 断口形貌分析
• 5.4 小结
• 第6章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果