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文檔簡(jiǎn)介
1、本課題選用多種基材、研制了多種焊絲、采用了不同焊接工藝對(duì)我國(guó)最新研制的低硫、細(xì)晶、高性能的X70及X80管線鋼的焊接性能及焊接材料進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
對(duì)于管線鋼的抗裂性能,提出了一個(gè)用于預(yù)測(cè)現(xiàn)代低碳高強(qiáng)管線鋼焊接熱影響區(qū)最高硬度的計(jì)算式,并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。從室溫到100℃預(yù)熱,X70及X80鋼焊接熱影響區(qū)最高硬度(HV10)低于248。結(jié)果表明,X70及X80鋼淬硬傾向小,且硬度滿足管線鋼抗H2S應(yīng)力腐蝕要求。
2、r> 采用現(xiàn)有高性能埋弧焊絲及氣保焊絲分別對(duì)X70、X80鋼及與X80鋼相當(dāng)?shù)牡虲E鋼進(jìn)行了焊接性能試驗(yàn)。現(xiàn)有埋弧焊絲及WER60氣保焊絲用于X70鋼、WER70氣保焊絲用于X80鋼均能滿足要求,但現(xiàn)有埋弧焊絲用于X80鋼性能還不能滿足要求,因此需要開(kāi)發(fā)新的埋弧焊絲。
結(jié)合常用的管線鋼厚度及焊接工藝,分別研究了埋弧焊及氣體保護(hù)焊填充金屬在焊縫金屬中所占的比例,并建立了預(yù)測(cè)這一比例的較為實(shí)用的計(jì)算式,作出了埋弧焊填充金
3、屬面積與焊縫金屬面積比值同鋼板厚度與坡口大小比值的關(guān)系曲線;作出了氣保焊填充金屬面積與焊縫金屬面積比值同鋼板厚度的關(guān)系曲線;提出了焊縫強(qiáng)度預(yù)測(cè)的方法,并利用excel進(jìn)行高效運(yùn)算,為實(shí)現(xiàn)最終焊縫成分和焊接工藝較為準(zhǔn)確的控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
埋弧焊絲的試制以熔敷金屬?gòu)?qiáng)度作為主要目標(biāo),采用正交設(shè)計(jì)方法,將C含量、Mn含量及Ni、Cr、Mo等合金元素含量的折算總量作為試驗(yàn)因子,并設(shè)為兩個(gè)水平。在焊絲鋼中加入微量的Ti和B對(duì)焊縫
4、金屬進(jìn)行微合金化。匹配CHF101或CFH105進(jìn)行焊接熔敷金屬試驗(yàn),新研制的埋弧焊絲強(qiáng)度為560~690MPa,發(fā)現(xiàn)焊接熔敷金屬?gòu)?qiáng)度與焊絲的碳當(dāng)量有較好的關(guān)聯(lián)性。
采用新研制的系列埋弧焊絲及不同的焊接工藝對(duì)X70鋼及X80鋼進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室對(duì)接試驗(yàn)及實(shí)管焊接試驗(yàn),得到了焊縫性能最佳的焊絲成分,焊絲化學(xué)成分有所創(chuàng)新,且使用了資源豐富的Cr元素。X70鋼焊縫與焊接熱影響區(qū)半平臺(tái)能轉(zhuǎn)變溫度VTE均為約-80℃,焊縫沖擊功的平均值A(chǔ)
5、KV(-20℃)一般達(dá)到200J以上。X80鋼接頭-20℃各區(qū)沖擊功不小于127J,焊縫抗拉強(qiáng)度為710~740MPa,接頭硬度在技術(shù)條件規(guī)定的范圍內(nèi)。熱處理后,含Cr焊縫強(qiáng)度有所上升。管線鋼高速埋弧焊工藝有利于提高對(duì)接焊縫的韌性,X80鋼及其埋弧焊絲具有優(yōu)良的工藝適應(yīng)性。所研制的焊絲性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有焊絲,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
埋弧焊對(duì)接焊條件與熔敷焊接條件有較大的差別時(shí),對(duì)接焊縫強(qiáng)度將會(huì)有明顯變化。建立了埋弧焊絲與基材的碳
6、當(dāng)量差值和熔敷金屬與對(duì)接焊縫強(qiáng)度差值的關(guān)聯(lián)性。對(duì)于試驗(yàn)所用的X70鋼及X80鋼,埋弧焊絲熔敷金屬最低強(qiáng)度分別高于560MPa及620MPa時(shí),可以滿足對(duì)接焊縫強(qiáng)度要求。
合金元素對(duì)低溫沖擊韌性的影響較為明顯。采用Ni、Cr及Mo等多元合金化及Ti、B微合金化的焊縫金相組織含較多針狀鐵素體,因此焊縫具有較高的強(qiáng)韌性。不僅基材的化學(xué)成分,而且基材的組織結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)焊縫金屬組織性能產(chǎn)生影響,從而會(huì)導(dǎo)致不同方向的焊縫之間、不同鋼種的
7、焊縫之間的韌性差異。埋弧焊熱影響區(qū)存在一定的軟化,對(duì)于低CE高強(qiáng)度鋼軟化更為明顯,但氣保焊接頭的軟化程度即使對(duì)于低CE高強(qiáng)鋼也是基本上可以接受的。
X80鋼焊接接頭金相組織過(guò)熱區(qū)為貝氏體,正火區(qū)和不完全正火為貝氏體和鐵素體,焊縫組織為針狀鐵素體加極少量的先共析鐵素體。焊接粗晶區(qū)晶粒尺寸埋弧焊大于氣保焊,大線能量時(shí)也較大,但均明顯小于傳統(tǒng)鋼。EBSD分析顯示,X80鋼具有明顯細(xì)小的焊縫晶粒,晶粒取向分布也比較均勻,熱處理后焊
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