X70管線鋼在役焊接性研究.pdf

1、對運(yùn)行管道進(jìn)行在役焊接修復(fù)可保持管道的連續(xù)運(yùn)行，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。本文從材料的在役焊接性入手，探討了介質(zhì)因素、管道結(jié)構(gòu)因素和焊接工藝因素對X70管線鋼在役焊接熱循環(huán)、接頭組織性能、應(yīng)力及變形的影響規(guī)律。 在建立的運(yùn)行管道在役焊接試驗(yàn)管線上，以水為介質(zhì)進(jìn)行了在役焊接試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，在役焊接熱循環(huán)參數(shù)tH、t<,8／5>和t<,100>均小于常規(guī)焊接。X70管線鋼在役焊接接頭的組織類型和常規(guī)焊接相近，但形態(tài)有所

2、差異。在役焊接焊縫主要組織為條狀或細(xì)小塊狀晶界先共析鐵素體和晶內(nèi)針狀鐵素體，粗晶區(qū)的主要組織是貝氏體鐵素體和粒狀貝氏體。水流速度和焊接線能量對在役焊接接頭的顯微組織有較大影響。在役焊接熱影響區(qū)的最高硬度遠(yuǎn)大于常規(guī)焊接，在整個接頭中管壁上粗晶區(qū)的硬度值最大。 深入分析了在役焊接接頭與管道內(nèi)介質(zhì)之間的換熱過程和特點(diǎn)，在充分考慮管道材質(zhì)及管內(nèi)介質(zhì)熱物性隨溫度變化的基礎(chǔ)上，修正了現(xiàn)行采用的換熱系數(shù)公式，并采用SYSWELD軟件對運(yùn)行管道

3、在役焊接熱循環(huán)、應(yīng)力及變形進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，介質(zhì)類型、流速、壓力、管道壁厚、管道直徑和焊接線能量對在役焊接熱循環(huán)均有較大影響。氣管線在役焊接過程中，焊接接頭的應(yīng)力在焊后很快趨于恒定，管道內(nèi)壁的軸向和環(huán)向殘余應(yīng)力均為拉應(yīng)力；管道徑向瞬態(tài)變形和殘余變形均為外凸變形；氣體流速、壓力和焊接線能量在不同時刻對管道內(nèi)壁應(yīng)力及變形的影響規(guī)律不同。 采用焊接熱模擬、透射電鏡和示波沖擊等方法深入研究了X70管線鋼在役焊接熱影響區(qū)的微觀組織

4、結(jié)構(gòu)、沖擊韌性和斷口形貌，并和常規(guī)焊接進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，金相顯微鏡下熱模擬在役焊接熱影響區(qū)的組織類型和常規(guī)焊接相同，主要為貝氏體鐵素體和粒狀貝氏體，但各種組織的形態(tài)、數(shù)量不同。透射電鏡下在役焊接粗晶區(qū)有少量細(xì)小的橫穿貝氏體鐵素體板條的板條馬氏體，再熱臨界粗晶區(qū)存在下貝氏體和板條馬氏體的混合組織；常規(guī)焊接粗晶區(qū)和臨界粗晶區(qū)生成了少量多邊形鐵素體或塊狀貝氏體鐵素體。在役焊接再熱亞臨界粗晶區(qū)、再熱過臨界粗晶區(qū)和未變粗晶區(qū)的沖擊斷口為延性斷