油气输送管线是一项大规模的焊接成型和长距离的焊接安装工程,管线钢的焊接包括制管成型焊接和钢管现场对接焊接两个领域。在钢管现场对接焊接过程中,由于这种焊接是在复杂气候和地质条件下进行的,因而对管线钢的焊接性提出了更高的要求。为了确保顺利和经济铺设管线,管线钢应具有优秀的野外焊接性能,这意味着管线钢的碳当量必须尽可能低。正是由于管线钢碳当量的降低,因此焊接过程中的氢致裂纹敏感性下降,冷裂纹倾向减小,焊接热影响区的性能损害降低。但由于焊接时管线钢经历着一系列复杂的非平衡的物理化学过程,而且随着管线钢强度级别的不断提高,板厚的加大,仍然面临冷裂的问题。所以,只有正确选择焊接材料和相应的工艺措施才能防止冷裂纹的产生。
实验材料为国产中厚板X80管线钢,其化学成分(质量分数,%)为:0.052C,0.18Si,1.40Mn,0.035Nb,0.008P,0.003S。实验采用ZX7-400ST型焊机、Φ4.0mm的J707RH焊条进行手工电弧焊,焊接工艺参数如表1所示,多道次焊接后,对焊接接头进行超声波探伤,并截取试样进行硬度、拉伸、弯曲、冲击试验。
表1焊接工艺参数
线能量/(kJ·cm-1) |
电流/A |
电压/V |
速度/(cm·cm-1) |
道间温度/℃ |
15~17 |
170±10 |
26±1 |
17±1 |
100~150 |
采用SONIC1000超声波探伤仪对焊接接头进行超声波探伤,结果没有发现裂纹。手工焊X80管线钢焊接接头在d=4a的弯曲条件下,弯至180°均未产生裂纹,表明该钢板焊接接头具有良好的弯曲性能。手工焊X80管线钢焊接接头的基体金属在-40℃和-60℃下均保持较高的低温冲击功,其热影响区虽有下降但仍保持较高水平,而焊缝中心、熔合线部位的冲击功与基体相比较低,但-40℃下仍具有较高的冲击功。(榕霖)