X65X70高强管线钢焊接性及焊口返修工艺分析
X70管道现场焊接技术和质量控制要点
X70管道现场焊接技术和质量控制要点2011-11-11 10:31:39| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅自西气东输开始采用X70管道用于长输管道后，很多管线都采用了X70管道用于输送油气。
本文以西气东输管道材质为例，分析X70管道焊接的特点。
1 X70管线的特点X70管线钢是按照API 5L管线钢管的标准，其最低屈服强度达到或超过70300psi，即485兆帕（MPa）的管线钢管。
实际上在API 5L 的标准中，将管线钢管分为两个等级，即只要求强度等级的PLS1级钢管和要求更多性能参数的PSL2级钢管，PSL2级的钢管要求标注它的轧制方法，如热机械控轧，用M标识，淬火的要用Q标示。
对它们的要求见表1和表2：表1 PSL1级钢管的性能要求PSL1 级钢管最小屈服强度最小抗拉强度焊缝最小抗拉强度MPa（psi） MPa（psi） MPa（psi）L485或X70 485（70300） 570（82700） 570（82700）表2 PSL2级钢管的性能要求PSL2 级钢管屈服强度抗拉强度屈强比焊缝抗拉强度MPa（psi） MPa（psi） MPa（psi）L485或X70 最小最大最小最大最大最小485 635 570 760 0.93 570（70300）（92100）（82700）（110200）（82700）注：直径为1219的管道要求Kv=54J，一般D《1422mm直径的冲击功要求为27J ，0°C目前的X70 管线钢管都是属于控扎的微合金碳锰钢，微合金以Nb、V、Ti为主，微合金的含量总和不超过0.15%。
因此管道的组织以针状铁素体和贝氏体组成，一般具有良好的焊接性能。
根据文献，为了避免裂纹的出现，都要求最低为100°C的焊接预热要求。
2 X70钢管线环峰焊接工艺方法概述自西气东输大面积采用了X70钢管以后，对现场环缝的焊接试验了多种焊接工艺的组合，主要有以下两种（1）纤维素焊条根焊加药芯焊丝自保护焊填充盖面工艺该工艺普遍用于除了西部部分采用的全自动焊接以外的所有主干线的焊接，属于半自动焊接方式。
管线钢X70工艺研究与应用
表 2 轧制工艺表
成品
粗轧
中间坯
精轧
厚度 道次 开轧温度 终轧温度 厚度 道次 开轧温度 终轧温度
20mm 8 1085℃ 976℃ 75mm 10 885℃ 823℃
2.4 控冷工艺
传统的以层流冷却为主的 ACC 装置，冷却强度低、均匀性
差，冷后板型及性能难以保证，因此采用新一代 TMCP 控冷工艺
2 生产工艺设计 2.1 工艺路线
铁水预处理—转炉冶炼—LF 精炼—RH 炉—连铸—铸坯堆 垛缓冷—加热—轧制—超快冷—钢板堆垛缓冷—探伤—精整— 检验—入库。
图 1 加热温度曲线
2.3 轧制工艺
采用两阶段控制轧制，粗轧阶段进行多道次大变形量轧制，
并直接展宽，展宽道次 5~6 道，纵轧 2 道，纵轧道次压下率≥ 15％，
225
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道微加速、横向水凸度控制和边部遮蔽等功能，对钢板边部冷却
强度进行控制，冷却均匀性提升，板形更加容易控制。冷却水水
压控制在 0.5MPa, 采用缝隙喷嘴加高密喷嘴组合式进行冷却，较
-15℃ DWTT，%
88~95 92
≥ 85
图 4 X70M 系列温度冲击试验
图 2 出水及冷床板形
3 试制结果 3.1 组织分析
通过观察金相组织相片，可以看到晶粒细小且分布均匀，组 织以针状铁素体为主，具有强度高、韧性好的特点，有利于提高 管线钢的性能表现。
图 5 X70M 系列温度 DWTT 试验
高的冷却水水压有利于冷却水冲破钢板表面水层，显著提高换
热效率和冷却均匀性。返红温度控制在 500±20℃，冷速要求在
高钢级管线钢的补焊
表２ 高钢级管线钢的拉伸性能
钢级
屈服强度Ｒｔ０．５ ／ ＭＰａ 最小值 最大值
抗拉强度 Ｒｍ ／ ＭＰａ
伸长率 Ａ５０ｍｍ ／％
Ｘ７０
４８５
６２０
≥５７０
≥２１
Ｘ８０
５５５
６９０
≥６２５
≥２１
表３ － ２０ ℃下高钢级管线钢的焊缝冲击性能
位置
剪 切 面 积 ＳＡ／％
最小值
平均值
夏 比 冲 击 功／Ｊ
２００５’钢管学会年会《论文集》汇编余版求征
!! 中国金属学会轧钢学会钢管学术委员会２００５年年会《论文集》汇编有年会论文４０篇， 总计４０余万字， 现有少量汇编余版， 若需求阅者， 请速与钢管杂志社联系。
王海生等： 高钢级管线钢的补焊
钢 管 ２００５ 年 １２ 月 第 ３４ 卷第 ６ 期
采用低氢型焊条焊接。焊缝金属扩散氢的含量 均小于５ ｍｌ／１００ ｇ， 所以最低预热温度 Ｔ 可根据文
图１ 焊缝冲击性能与层间温度关系曲线
３结 语
选用合适的焊接材料， 采用合理的焊接方法， 适当的预热温度和层间温度控制， 可以获得良好的 焊缝力学性能和工艺性能。
４ 参考文献
１ 杨省绪， 毛浓召， 牛 辉． 补焊操作方法对焊缝冲击性能 的影响［Ｊ］． 焊管， ２００４， ２７（ １） ： ４６～４９．
由于采用低氢型焊条， 使用前应进行烘干。烘 干前仔细检查焊条是否存在偏心， 如果存在则取 出； 检查焊条的铁芯是否外露， 把没有外露的焊条 捡出， 用砂轮机轻轻打磨， 使其端部外露。烘干温 度４００ ℃， 保温时间２ ｈ， 烘干后随用随取［１］。 ２．３ 坡口的准备
焊缝的缺陷一般用气刨清理， 并将缺陷清理干 净， 将坡口加工成Ｕ型。刨完后用砂轮机清理坡 口， 将气刨产生的飞溅物， 坡口面两侧的水、油、 锈及其他有害物质清理干净， 否则容易产生缺陷。 ２．４ 预热温度的确定
X65钢管焊接工艺分析及质量控制
Electric Welding Machine·100·第51卷 第3期2021年3月Electric Welding MachineVol.51 No.3Mar. 2021本文参考文献引用格式：孙强，段英新，苏衍福，等. X65钢管焊接工艺分析及质量控制[J]. 电焊机，2021，51（3）：100-102.X65钢管焊接工艺分析及质量控制0 前言 X65钢管海洋工程应用极为广泛，管道焊接技术不断发展、更新，但气体保护焊及手工焊仍然有不可替代的地位。
在海洋服役环境中对X65钢管要求更为苛刻，严格保证焊接质量的同时还要具备一定抗腐蚀能力。
下面将介绍对于X65钢管，相同管径壁厚及焊接标准下，通过对E81T1-NI1M、E8018-C3 H4R 二种牌号焊材试件进行检测，分析其焊接性并提出焊接质量控制要点。
1 焊接方法及焊接材料的选择 本工艺采用宝钢生产X65级别钢管，其化学成分和力学性能的实测结果见表1、表2。
考虑到生产效率、焊缝质量和设备的应用实际情况等因素，故选择手工焊条和药芯焊丝对钢管分别进行焊接。
X65作为低碳钢应选用与母材相匹配的焊接材料，为形成具有良好低温韧性的返修焊接接头，选用低氢型焊条及药芯焊丝，扩散氢含量＜5 mL/100 g。
本研究选取以下2种牌号焊材：E81T1-NI1M （AWS A5.29）、E8018-C3 H4R （AWS A5.5）。
焊材金属的化学成分见表1。
焊接前采用密封包装状态，便于焊工收稿日期：2020-10-09作者简介：孙 强（1985—），男，学士，工程师，主要从事焊接设备及工艺的研究。
E-mail：****************。
操作施焊。
2 焊接工艺试验 试验管尺寸为φ610 mm×厚20.6 mm，采用30°坡口，组对坡口如图1所示。
焊件组对避免出现错边，焊前使用砂轮打磨清理坡口边缘15 mm 范围内的铁锈等杂质，直至露出金属光泽。
X70管线钢屈强比控制的实践与分析
在０．９０‘一Ｏ．９２之间。
１成分控制
高强度管线钢通过降ｃ、增Ｍｎ、添加微合金 化元素，采用超细晶化、超纯净化和控制轧制等现 代冶金和轧制技术，通过固溶强化、细晶强化、沉 淀强化和织构强化等手段获取高屈服强度和高韧 性。因此，采用低碳加Ｍｎ、Ｎｂ、Ｍｏ微合金元素的 成分设计，其主要化学成分见表１。
由于含碳量低，管线钢在各种强化机制中固 溶强化所占的份额不高，因此在大幅度提高材料 屈服强度的同时，抗拉强度提高的幅度不大，因而
第１６卷第６期 ２０１０年１２月
·生产实践·
宽厚板
ＷＩＤＥ ＡＮＤ ＨＥＡＶＹ ＰＬＡＴＥ
Ｖ０１．１６．Ｎｏ．６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１０。１·
Ｘ７０管线钢屈强比控制的实践与分析
杨文志 苘强健李中平 （湘谭钢铁集团有限公司）
摘要结合管线钢的生产实践，针对Ｘ７０管线钢屈强比偏高的问题，从工艺及显微组织控制方面进行了 深入分析。结果显示：开冷温度低、终冷温度偏高、针状铁索体及贝氏体等硬相组织含量偏少是导致钢板屈强 比偏高的主要原因。终冷温度降低到４３０℃以下，形成的板条贝氏体能大幅度提高钢板的抗拉强度，面屈服强 度提高不大，屈强比可得到有效降低。
7.牛胜玺 控制冷却工艺对X70管线钢屈强比的影响[期刊论文]-宽厚板 2008(03)
8.牛胜玺 控制冷却工艺对X70管线钢屈强比的影响 2008(3) 9.王莹 17.5mm厚度X70管线钢屈强比偏高的原因分析 2009(04) 10.沙庆云.朱玉莲.鲁强.黄国建.关菊.李万帮 管线钢拉伸试验过程中显微组织对其屈服行为的影响 2005(3) 11.闫立超 终冷温度对高强度管线钢届强比的影响 2008 12.李纯山.李刚 平整带钢屈服平台的消除与延伸率优化 2008(3)
管道焊口返修施工方案
XXXX工程焊口返修施工方案编制：审核：批准：XXXX公司目录1 适用范围 (3)2 编制依据 (3)3 工程概况 (3)4 焊缝返修施工操作要点 (3)4.1 焊缝返修施工条件 (3)5 施工程序方法 (4)5.1 焊材外观检查 (4)5.2 焊材存储 (4)5.3 焊材使用 (4)5.4 焊缝返修方法 (5)6 焊缝返修质量控制内容 (5)7 焊接HSE控制内容 (5)1适用范围本方案仅适用于XXXXXX管道工程焊接返修作业。
包括焊工资质、焊材管理、返修检验、焊缝返修方法采用焊条电弧焊。
2编制依据1.1《工业金属管道工程施工规范》GB50235-2010；1.2《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011；1.3《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2014；1.4《石油天然气建设工程施工质量验收规范输油输气管道线路工》SY4208-2008；1.5《承压设备用焊接工艺评定》NB/T47104-2011；1.6《金虹航油管道工程III标段焊接工艺规程》；1.7设计图纸3工程概况XXXX。
4焊缝返修施工操作要点焊缝返修施工条件焊工必须持有效期内的国家技术监督部门颁发的、具有相应项目的焊接资格许可证和工程上岗证。
焊工在进入施工现场前必须取得资格许可证及施工上岗证，方可进行焊缝返修工作。
焊缝返修应选择有经验的焊工进行操作。
焊缝返修人员熟悉掌握本工程焊接返修工艺，严格按照返修作业指导书执行。
焊工应熟悉气电焊有关理论知识，拥有丰富的焊接实践经验。
焊机性能必须稳定，功率参数应能满足返修条件，焊接地线用卡具夹持在焊缝上，以避免产生电弧划伤钢管表面，施焊时严禁擦伤管材。
焊缝返修前，应核对返修通知单与现场焊缝编号，返修作业应按照焊接作业指导书执行。
焊接方法见焊接作业指导书。
用电动磨光机对缺陷进行彻底清除，并打磨出便于焊接的坡口形状，并把坡口两侧各25mm处的油污、浮锈等清除干净。
X70管线钢的成分设计及其轧制工艺的控制
X70管线钢的成分设计及其轧制工艺的控制X70管线钢本质上是一种针状铁素体型的高强、高韧性管线钢，不仅具有良好的低温韧性，而且具有良好的焊接性。
其多以低碳或超低碳针状铁素体组织为特征，使之具有高强度、高韧性、低的包申格效应和良好的焊接性能，同时具有高的韧性止裂性能。
X70管线钢一般采取低碳-锰(Mn)-铌(Nb)系为基础，再适量添加其它的合金元素。
1.1 碳(C)由于随着含碳量的增加，焊接性恶化，韧性下降，同时，偏析加剧，抗HIC和SSC(硫应力破裂)的能力下降。
因此，随着管线钢级别的提高，碳含量应逐渐降低。
钢中碳含量在0.06％以下时，HIC敏感性小；碳含量大于0.06％时，HIC敏感性急剧增加。
随着含碳量的降低，抗H2S应力腐蚀门槛值R th呈下降的趋势。
1.2 锰(Mn)锰是管线用高强度低合金钢的基础合金元素。
锰可以引起固溶强化，在提高强度同时也提高韧性，降低钢的脆性转变温度，并能够起到脱硫的作用，防止热裂。
但是锰含量过高会加速控轧钢板的中心偏析，从而引起钢板力学性能的各向异性，且导致抗HIC性能降低。
1.3 铌(Nb)、钒(V)、钛(Ti)铌是生产管线钢重要的合金元素。
微量的铌可以显著提高奥氏体的再结晶温度，为非再结晶区提供更加宽的温度空间，能够有效阻止形变奥氏体的回复和再结晶，有利于奥氏体型变量的积累。
在高温轧制时，钢中细小的TiN和轧制析出的Nb(C、N)及铌的晶界偏聚都可细化奥氏体晶粒并有效降低钢的FATT50(℃)。
在高温区，铌主要以固溶原子对晶界的迁移起到拖拽作用，在低温奥氏体区主要以应变诱导析出的Nb(C、N)粒子起到钉扎位错的作用。
钒在针状铁素体中主要以V(C、N)作为低温析出的沉淀强化相来提高钢的强度。
钛在板坯连铸时可以析出高温稳定弥散的Ti质点，抑制经反复形变再结晶细化的奥氏体晶粒粗化过程。
阻止热影响区晶粒长大，显著改善焊接热影响区的韧性，提高钢的焊接性。
1.4 钼(Mo)钼可扩大γ相区，推迟先共析铁素体和珠光体的转变，降低Bs点，使针状铁素体在一定的冷却条件和卷取温度下形成。
X70管道现场焊接技术和质量控制要点讲解学习
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自西气东输开始采用X70管道用于长输管道后，很多管线都采用了X70管道用于输送油气。本文以 西气东输管道材质为例，分析X70管道焊接的特点。
1X70管线的特点
X70管线钢是按照API 5L管线钢管的标准，其最低屈服强度达到或超过70300psi，即485兆帕
半自动FCAW下向焊接在不同的工艺参数下操作，大致会产生三种熔滴过渡现象。即短路过渡、 大颗粒过渡、细颗粒过渡。在管道全位置下向焊接工艺中，通用的是综合工艺参数。这个参数适用于立焊 要求，平焊相对较低，仰焊相对较高。在小参数下，如在电弧电压低、推力电流小、送丝速度快等不匹配 的参数下操作，为短路过渡。由于电压较低、弧长缩短，熔滴还未缩颈便与熔池金属接触，则在表面张力、
（MPa）的管线钢管。
实际上在API 5L的标准中，将管线钢管分为两个等级，即只要求强度等级的PLS1级钢管和要求更
多性能参数的PSL2级钢管，PSL2级的钢管要求标注它的轧制方法，如热机械控轧，用M标识，淬火的
要用Q标示。对它们的要求见表1和表2:
表1PSL1级钢管的性能要求Biblioteka 4856355707600.93570
完全适合于各种管径管道全位置下向焊接工艺要求。所以，备受业主、监理、施工单位的青睐。
半自动FCAW下向焊接的电弧扩散角较大，造成了电弧电压径向能量梯度大，幅度减小，分布趋 于平缓，熔深较浅，所以不太适于深层熔透要求场合下的焊接。但是，其焊缝成型系数大、飞溅率低、焊 缝平缓圆滑，适用于管道下向焊接工艺。
与半自动CO2气体保护下向焊接工艺相比，半自动FCAW下向焊接具有工艺性能优良、电弧稳 定、生产效率高、飞溅小、焊缝成型美观、钢种与空间位置适应性好、抗风能力强等优点。与传统的下向 焊条电弧焊工艺相比，它把热焊、填充焊、盖面焊焊口一次合格率平均提高到10%左右，生产率提高1.2
国产X70管线钢与焊接接头组织及SSCC性能
表 2 焊接规范参数
Tab. 2 Papermakers of weld in g
焊 道 根 焊 填 充 盖 面 注 : 直流正接 . 焊材牌号
BOHLER FOXCEL HOBART 81N1 HOBART81N1
直径 /mm
4 2 2
极 性
DC + DC + DC +
焊接电流 /A
H2 S及水的存在 , 引起管线的腐蚀是不可避免的 . 因
测试 、 分析母材与焊缝金相组织的基础上 ,研究了 H2 S 对国产 X70 管线钢及其焊接接头应力腐蚀性能的影 响.
1 选 材
实验材料的化学成分见表 1 所示 .
1. 1 焊接准备
此 ,近 年 来 , 许 多 研 究 者 在 这 方 面 作 了 大 量 的 工 [ 3, 4 ] 作 . 其中 ,焊接工艺是输气管道铺设的主要工艺之一 . 现代化管线钢的发展是围绕改进管线钢管的焊接性 能 ,因为在高压输送管线的焊接部位 ,尤其是铺设管线 [ 5, 6 ] 环焊部位是失效事故的多发位置 . 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 , 从 而造成焊缝和热影响区的化学成分不均匀性 、 晶粒粗 大、 组织偏析等缺陷 , 使焊接接头处的腐蚀抗力较低 . 可见 ,焊接接头往往是金属结构中 SSCC 的敏感部位 , 然而 ,这方面的研究工作还很不够 . 针对西气东输工程中使用的国产 X70 管线钢 , 在
SSCC 的出现除取决于材料与介质体系外 ,其过程 还取决于负荷条件 . 按试样加载方法有恒变形 、 恒载荷 ( ) 和慢应变速率法 slow strain rate test, SSRT 3 种 : 3 点
对 X70 管线钢母材及焊接接头 (焊缝试样取自于 管线钢的根焊部位 )微观测试如图 1 ～ 图 6 所示 . 金相
X70管线焊接工艺ii
焊接生产基础大作业题目名称：X70管线焊接工艺设计学生姓名：院(系)：专业班级：学号（序号）：目录第一章摘要 (1)1.1 管线钢的发展和应用 (1)1.2 本论文研究内容及意义 (1)1.3 研究路线 (2)第二章 x70管线焊接 (2)2. 1研究用钢材 (2)2. 2焊接方法 (2)2. 3焊接材料 (4)2. 4焊接工艺 (4)第三章 X70管线焊接缺陷及焊缝处理 (6)3. 1缺陷产生原因分析及预防措施 (6)3. 2 X70管线钢焊接接头激光冲击强化处理方法 (8)3. 3 爆炸处理消除焊接残余应力 (9)3. 4喷丸处理 (9)参考文献 (10)第一章摘要1.1管线钢的发展和应用X70是国外20世纪70年代初发展起来的一种微合金高强度管线钢，采用控扎控冷工艺，得到以针状铁素体为主的组织，强度、韧性和焊接性等性能非常好，已在工程中大量使用，技术已很成熟。
早期的管线钢一直采用C, Mn, Si 型的普通碳素钢，在冶金上侧重于性能，对化学成分没有严格的规定，自60年代开始，随着输油、气管道输送压力和管径的增大，开始采用低合金高强钢(HSLA )，主要以热轧及正火状态供货这类钢的化学成分:C } 0.2%，合金元素}3%一5%;20世纪60年代末70年代初，美国石油组织在AP工5LX和AP工5LS标准中提出了微合金控轧钢X56, X60, X65三种钢。
这种钢突破了传统钢的观念，碳含量为0.1 %-0.14%，在钢中加人蕊0.2%的Nb,V,Ti等合金元素，并通过控轧工艺使钢的力学性能得到显著改善。
到1973年和1985年，AP工标准又相继增加了X70和X80钢，而后又开发了X 100管线钢，碳含量降到0.01 %-0.04% ,碳当量相应地降到0.35以下，真正出现了现代意义上的多元微合金化控轧控冷钢。
我国管线钢的应用研究起步较晚，20世纪80年代之前一直是采用A3T ,16Mn 这一类的钢材，直至80年代中后期才开始少量采用X60钢管，且多为进口钢材80年代初开始，国内钢铁企业、制管厂和科研单位经过多年的努力，研制出X60, X65管线钢。
X65级高频焊接钢管爆裂原因分析
2 综合分析
上述理化检验结果表明,爆裂HFW钢管直焊缝中存在冷焊缺陷和焊缝冲击韧度不符合标准要求是导致钢管爆裂失效的主要原因。在现场试压压力下,由于钢管直焊缝中存在冷缺陷,造成焊缝金属的有效承载面积减少,焊缝承压能力降低;加之焊缝冲击韧度差,抗裂纹扩展能力降低,最终导致钢管在
试压压力作用下于焊缝位置爆裂失效。
入热量的变化会影响热影响区宽度和熔合线宽度,直接影响着焊接质量,焊接速度过快、输入热量不足时,管筒两边缘端面没有被加热到足以熔化的状态, 故易形成冷焊缺陷或其他低温焊接缺陷。
HFW钢管焊缝的冷焊缺陷在扫描电子显微镜下观察有两种情况,一种是缺陷表面平齐,并且缺陷表面无显著断裂特征,本文爆裂失效HFW钢管焊缝缺陷属于此种情况。形成这种情况的原因是由于焊接时挤压力过大使达到焊接温度的焊缝金属全部被挤出,而剩下的焊缝金属未达到焊接温度,导致焊 缝未熔合,或是由于焊接时输入热量不足,管筒内、外表面棱角处的温度比内部高,首先结合,而中间部位温度较低，难以结合，故容易在中部形成未熔合缺陷另一种情况是缺陷表面具有熔融状态的特征, 这是由于挤压力过小使达到焊接温度的焊缝金属未充分熔合,从而形成未熔合缺陷。
X65 级高频焊接钢管爆裂原因分析
通过化学成分分析、力学性能测试、金相检验以及扫描电镜分析等方法对某规格为457mm*7.1mm的X65级高频(HFW)钢管水压试验时发生爆裂的原因进行了分析。结果表明:钢管爆裂失效是由于其直焊缝上存在冷焊缺陷以及焊缝冲击韧度不合格所致;焊缝中存在冷焊缺陷使其有效承载面积减小,原始裂纹在冷焊缺陷处萌生并扩展,加之焊缝冲击韧度低,抗裂纹扩展能力差,在水压试验压力作用下最终导致该钢管于焊缝处失稳爆裂。
1.4 金相检验
用MeF4M光学显微镜及图像分析系统对爆裂HFW钢管母材进行非金属夹杂物和晶粒度测定。非金属夹杂物含量测定结果为:A0.5,B0.5,C0, D1.5,DS0;可以看出钢管母材非金属夹杂物很少。晶粒度测定结果为11.6级,可见钢管母材组织晶粒较细,无明显异常。
浅析超高强钢焊接
浅析超高强度钢的焊接张勇摘要：针对性地介绍了超高强度钢焊接时如何合理选择工艺参数、存在的主要问题、注意事项及应采取的预防措施。
关键词：超高强度钢；焊接；冷裂纹；疲劳超高强度钢一般是指屈服强度大于700Mpa的细晶粒高强钢，如：HQ80（鞍钢）、STE690、STE890、STE960（德国）、WELDOX700、WELDOX900、WELDOX960、WELDOX1100（瑞典奥克隆德钢铁公司）等。
其焊接存在的主要问题为：焊接氢致裂纹（冷裂纹）、焊接热影响区软化及韧性下降、焊接接头的疲劳等。
本文针对高强钢焊接进行比较详细的分析和介绍。
1．高强钢焊接目标：在焊接接头处获得适当的强度（抗拉强度和疲劳强度），在焊接接头处获得良好的韧性，避免产生冷裂纹。
2．防止冷裂纹措施2.1 焊前预热预热对对接焊缝和根部焊道最为重要，焊接过程中和焊接后的温度越高，则氢越易从钢中逸出；钢板越厚，预热的必要性越大，以补偿厚板更快的冷却速度，而且厚板比薄板的碳当量（CE）值更高。
工件具体的预热温度和要求见表一与图一，如果不同钢种的焊接或所用焊材的碳当量比母材高，则预热温度由碳当量高的母材或焊材的碳当时决定。
2.2确保焊接面的清洁和干燥产生冷裂纹的主要原因是有应力存在的焊缝金属中有氢的存在。
焊件在组装前应彻底清除坡口表面及附近母材上的各种脏物（例如：氧化皮，铁锈，油污，水份等，这些脏物在焊接时分解出氢而导致焊缝产生延迟纹或气孔，使焊接接头性能受损），直至露出金属光泽并保证清理范围内无裂纹与夹层等缺陷。
2.3减小构件内应力通过采用良好的焊接顺序；合理组装，避免强力组对以减少构件的残余应力；焊接组装时应将工件压紧或垫置牢固，以防止因焊接受热而产生附加的应力和变形。
2.4选择含氢量小的焊接材料选用的焊接材料其熔敷金属含氢量应小于5ml/100g；为了避免吸潮，焊接材料应根据厂家的规定进行储存，使用前按厂应家要求重新烘焙，以免工件在焊后或使用过程中产生延迟冷裂纹。
F65锻件与X70管材的焊接工艺研究
抗拉强度/MPa
570 580 585 565
断裂部位和特征
塑断于焊缝外 塑断于焊缝外 塑断于焊缝外 塑断于焊缝外
表6 弯曲试验
试样编号
1-03 1-04 1-05 1-06 2-03 2-04 2-05 2-06
弯曲角度（°）
180 180 180 180 180 180 180 180
试件焊接完成后，对焊缝
图2 试件坡口形式
进行射线检测，无超标缺陷。试 件进行600℃×1h回火去应力处 理，然后按标准要求加工拉伸、 弯曲、冲击试样。
5. 力学性能试验 焊接接头各项力学性能试验 如表5~表7所示。
从焊接工艺评定试验结果 来看，采用G TAW+G M AW和 G TAW+S AW两种工艺方案，焊 接接头拉伸、弯曲、冲击试验结 果均满足要求。
14~16 24~26 14~16 34~38
焊接速度 /mm·min-1
80~100 250~270 80~100 450~500
气体流量 /L·min-1
8~12 15~18 8~12
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焊接方法 GTAW+GMAW
GTAW+SAW
焊接方法 GTAW+GMAW
GTAW+SAW
表5 拉伸试验
试样编号
因此需要通过专门的试验进行焊 接工艺评定，既要保证焊接接头 的强度，又要确保焊接接头的韧 性。待各项试验指标合格后，方 可将拟定的焊接工艺应用于正式 生产。
图1 整体式绝缘接头示意
2. 试验用钢材的选择 F65钢与X70钢 两种试件的规格均为 φ 813m m×14.2m m×200m m， 两种试件的化学成分和力学性能 如表1和表2所示。 3. 焊接方法与焊材的选择 针对法兰（F65）与短 管（X70）的焊接，拟定两 种焊接工艺方案，并进行 焊接工艺评定。试件选用 φ 813m m×14.2m m的X70 管子和F65锻环，F65锻环经
X65管线钢焊缝返修的焊接工艺
摘要：本文依据工艺管道的施工特点，分析研究了油气处理终端段塞流捕集器设备制作所采用的X65管线钢的焊缝返修的焊接工艺。
根据JB/T4730-2021《承压设备无损检测》的有关规定和业主的相关要求，结合现场施工的实际情况，项目组对段塞流捕集器本体不合格焊缝进行了返修。
通过施工实践证明，射线探伤和管口外观检查合格，各项性能指标均能满足相关要求，取得了良好的实施效果。
关键词：管线钢返修根焊现代焊接技术的快速进步（珠海高栏终端段塞流捕集器项目采用了埋弧自动焊），在一定程度上为国内外专业输送管道的建设提供了保证，虽然焊接的技术不断提高，但一次合格率还无法达到100%。
焊缝出现的缺陷超标情况，对管道的使用寿命产生了严重的影响，还导致管道中的输送介质出现泄露、爆炸或燃烧等事故，使人民和国家生命财产遭受极大的损失。
所以，焊接返修必须引起高度重视。
本文重点探讨了返修要求、焊材与焊材性能、坡口设计、焊道的返修要点、潮湿环境下的焊接工艺、建议等，以供参考。
1、返修要求按照非裂纹性缺陷在填充焊道及焊道中产生的状况，实施的返修焊接规程必须符合相关规定且经过评定合格并取得业主同意后才能够采用。
可直接返修产生在盖面焊焊道中的非裂纹缺陷，一旦返修工艺与原始的焊接工艺存在差异，或者进行返修的位置是在原来返修过的地方，使用的返修焊接规程应能够保证韧性要求和焊缝力学性能，并通过力学性能试验确定、评定是合格的，这样才能保证施工质量满足相关要求。
2、焊材与焊材性能用于返修焊口的焊材有一定的要求，必须严格按照业主和监理批准的返修焊接工艺技术文件实施，不可以随意变动。
通常选用的焊材必须相匹配于管口焊接时的焊材，且需具有较好的抗裂性能。
因段塞流捕集器制作采用较大壁厚（THK=28.6mm）和较大管径（φ=1422mm）的管线，所以焊接量也比较大，从常用的管道焊接工艺进行充分考虑，为了提高焊接效率，整个管口焊接施工采用如下的焊接工艺：①地面预制焊接采用以E5016（焊材厂商牌号LB-52U）焊条手工打底，然后用H08MnMoA（焊材厂商牌号CHW-S9）埋弧焊丝通过半自动焊进行填充、盖面。
X65-X70高强管线钢焊接性及焊口返修工艺分析
X65\X70高强管线钢焊接性及焊口返修工艺分析摘要本文从X65、X70钢焊接性分析为出发点，对X65、X70高强管线钢焊接性及焊口返修工艺进行了分析。
关键词钢管；X65；X70；焊接性；返修管道输送是石油天然气最经济、最合理的运输方式。
随着石油工业的发展，油气长输送管线趋向大口径、高压力输送。
油气资源已逐渐分布在环境恶劣的偏远地区，管道敷设跨越的区域多（西气东输和西部原油成品油管道工程），环境条件恶劣，地质复杂，因此高压输送或严酷的环境对管线管发展趋势、服役条件、失效形式及原因的综合评价，得出对管线管的主要性能要求是高得强度和韧性、良好的可焊性和耐腐蚀性。
尤以高韧性为重点和难点，在施工过程中控制好焊接和焊接返修的质量是安装工作的重点。
1 X65、X70管线钢焊接性分析可焊性是指钢材在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度。
钢材的可焊性一般用两种判断指标：一是影响可焊性的许多合金元素，其中以碳的影响最为明显，故以碳当量来判别可焊性的优劣，一般钢材的碳当量为0.35~0.42。
X60以上的钢材也可用冷裂纹敏感系数户cm来判别，输油管线的户≤0.20~0.25，一般的为≤0.25；输气管线的为≤0.20。
二是热影响区的硬度，它是衡量可焊性的另一指标。
碳当量越高，冷速越快，热影响区的硬度越高，从800℃~300℃的冷速影响热影响区的显微组织；冷速加大会使热影响区的硬度增加，组织变脆；从300℃~100℃的冷速影响焊接金属中氢的扩散会降低热影响区的韧性和增加对裂纹的敏感性。
一般焊缝与热影响区金属的宏观硬度不能超过HRC22。
管线钢碳当量:Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+(V/14)*%管线钢冷裂纹敏感系数户:cm =C+Mn/20+Si/30+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+δ/600X65及X70钢管材的化学成分分别见表1、表2：通过计算可知X65和X70的Ceq分别为0.35、0.36。
长输管道中X65管材钢焊口返修工艺
长输管道中X65管材钢焊口返修工艺1、前言榆林-济南输气管道工程全长约1045公里,材质为X65,直径711mm,壁厚14.2mm,因受地形复杂、焊接条件较差、焊工对某种焊接工艺不熟悉以及焊接技能的高低等影响,而存在着各种焊接缺陷,需要进行返修,根据设计要求,根部缺陷只能返修一次,如果第一次返修不合格将对此焊口割除重焊,这样既增加了大量的工程成本投入增加了施工难度,因此要求负责返修的焊工操作水平高、技术全面、经验丰富、必须达到返修一次合格。
本文将对返修口,特别是对于X65长输管材钢焊口返修长度较长,需打磨穿的焊口,制定出了坡口角度和长度的选用设计、焊条选择、焊接工艺参数的确定及实际操作、需采取保证措施等关键技术。
2、焊前准备(1)焊接设备及辅助工具的准备。
焊机选用熊谷MPS-500型焊机,角向磨光机选用博世Φ125型、砂轮片采用Ф125×3mm和Φ125×2mm两种规格的砂轮片,返修部位的加热工具可用液化气烤枪,测温仪器,焊后保温带。
(2)焊条的选用及烘烤。
X65长输管材钢压力管道焊口的返修,选用伯乐E6010的纤维素焊条打底和大西洋E5515的低氢型焊条填盖,直径均为3.2mm。
E6010一般不需烘烤,如果受潮需80-100℃进行烘烤,保温时间1小时;E5515是低氢型向上焊条,使用前需350℃-400℃烘烤,保温1小时,焊接时随用随取,并放入焊条保温筒内,时间不宜超过4小时且烘干次数不得超过2次。
(3)修补位置的确定。
焊口返修位置确定是焊口返修中的关键环节,应严格根据检测结果确定,如果条件允许可查看射线底片,以求精确定位,正确判断缺陷性质、位置、长度、深度。
缺陷位置的正确认定有利于正确的打磨缺陷,减少打磨时间,提高返修成功率和降低焊口修复中的成本。
3、焊接工艺(1)坡口的尺寸设计。
正确的选用坡口形式是保证返修X65长输管材管道焊口的关键技术之一。
根据多年来对X65长输管材钢焊口返修时的探索及实践操作经验,坡口宜呈V型,角度为60°-65°,保证Ф3.2mm的打底焊条能深入根部合理运条,间隙为2.5-3mm,不留钝边,采用此种坡口形式能有效的防止由于焊条电弧不到位形成返修未焊透和单边未熔合等缺陷,是提高返修质量的技术关键。
X70管道现场焊接技术和质量控制要点
X70管道现场焊接技术和质量控制要点2011-11-11 10:31:39| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅自西气东输开始采用X70管道用于长输管道后，很多管线都采用了X70管道用于输送油气。
本文以西气东输管道材质为例，分析X70管道焊接的特点。
1 X70管线的特点X70管线钢是按照API 5L管线钢管的标准，其最低屈服强度达到或超过70300psi，即485兆帕（MPa）的管线钢管。
实际上在API 5L 的标准中，将管线钢管分为两个等级，即只要求强度等级的PLS1级钢管和要求更多性能参数的PSL2级钢管，PSL2级的钢管要求标注它的轧制方法，如热机械控轧，用M标识，淬火的要用Q标示。
对它们的要求见表1和表2：表1 PSL1级钢管的性能要求PSL1 级钢管最小屈服强度最小抗拉强度焊缝最小抗拉强度MPa（psi） MPa（psi） MPa（psi）L485或X70 485（70300） 570（82700） 570（82700）表2 PSL2级钢管的性能要求PSL2 级钢管屈服强度抗拉强度屈强比焊缝抗拉强度MPa（psi） MPa（psi） MPa（psi）L485或X70 最小最大最小最大最大最小485 635 570 760 0.93 570（70300）（92100）（82700）（110200）（82700）注：直径为1219的管道要求Kv=54J，一般D《1422mm直径的冲击功要求为27J ，0°C目前的X70 管线钢管都是属于控扎的微合金碳锰钢，微合金以Nb、V、Ti为主，微合金的含量总和不超过0.15%。
因此管道的组织以针状铁素体和贝氏体组成，一般具有良好的焊接性能。
根据文献，为了避免裂纹的出现，都要求最低为100°C的焊接预热要求。
2 X70钢管线环峰焊接工艺方法概述自西气东输大面积采用了X70钢管以后，对现场环缝的焊接试验了多种焊接工艺的组合，主要有以下两种（1）纤维素焊条根焊加药芯焊丝自保护焊填充盖面工艺该工艺普遍用于除了西部部分采用的全自动焊接以外的所有主干线的焊接，属于半自动焊接方式。
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X65\X70高强管线钢焊接性及焊口返修工艺分析
作者：单世东
来源：《科技传播》2011年第08期
摘要本文从X65、X70钢焊接性分析为出发点，对X65、X70高强管线钢焊接性及焊口返修工艺进行了分析。
关键词钢管；X65；X70；焊接性；返修
中图分类号TG404 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）41-0171-03
管道输送是石油天然气最经济、最合理的运输方式。
随着石油工业的发展，油气长输送管线趋向大口径、高压力输送。
油气资源已逐渐分布在环境恶劣的偏远地区，管道敷设跨越的区域多（西气东输和西部原油成品油管道工程），环境条件恶劣，地质复杂，因此高压输送或严酷的环境对管线管发展趋势、服役条件、失效形式及原因的综合评价，得出对管线管的主要性能要求是高得强度和韧性、良好的可焊性和耐腐蚀性。
尤以高韧性为重点和难点，在施工过程中控制好焊接和焊接返修的质量是安装工作的重点。
1 X65、X70管线钢焊接性分析
可焊性是指钢材在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度。
钢材的可焊性一般用两种判断指标：一是影响可焊性的许多合金元素，其中以碳的影响最为明显，故以碳当量来判别可焊性的优劣，一般钢材的碳当量为0.35~0.42。
X60以上的钢材也可用冷裂纹敏感系数户cm来判别，输油管线的户≤0.20~0.25，一般的为≤0.25；输气管线的为≤0.20。
二是热影响区的硬度，它是衡量可焊性的另一指标。
碳当量越高，冷速越快，热影响区的硬度越高，从800℃~300℃的冷速影响热影响区的显微组织；冷速加大会使热影响区的硬度增加，组织变脆；从300℃~100℃的冷速影响焊接金属中氢的扩散会降低热影响区的韧性和增加对裂纹的敏感性。
一般焊缝与热影响区金属的宏观硬度不能超过HRC22。
管线钢碳当量:Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+(V/14)*%
管线钢冷裂纹敏感系数户:
cm =C+Mn/20+Si/30+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+δ/600
X65及X70钢管材的化学成分分别见表1、表2：
通过计算可知X65和X70的Ceq分别为0.35、0.36。
cm为0.187、0.163。
随着X65、X70管线钢碳当量的降低，焊接氢致裂纹敏感性的降低，为避免产生裂纹所需要工艺措施的减少，降低了焊接热影响区的性能损害程度。
但是由于焊接时管线钢经历了复杂的非平衡的物理化学过程，故可能在焊接区造成缺陷，或使接头性能降低，主要还是焊接裂纹和焊接热影响区的脆化问题。
由于管线钢低的含碳量，使其淬硬倾向及冷裂纹倾向大大降低。
但随着强度级别的提高和板厚的增加，仍使其具有一定的冷裂纹倾向。
现场焊接时由于常采用自保护药芯焊丝、纤维素焊条等含氢量高的焊材，冷速快，线能量小，会增加冷裂纹的敏感性，需采取必要的加工措施。
热影响区脆化通常就是造成管线发生断裂，诱发灾难性事故的诱因。
热影响区粗晶区的脆化是由于过热区的晶粒过分长大和形成的不良组织而引起的，多层焊时粗晶区再临界脆化是前焊道的粗晶区受后续焊道的两相区的再次加热而引起的。
2 焊口返修工艺
2.1 焊前准备
2.1.1 焊接设备
选用150型博世角磨光机、ZXT-400ST焊机、砂轮片Ф150×3mm可根据管径大小选用直径适合的砂轮片。
2.1.2 焊条的选择
X65、X70钢压力管道焊口的返修，选用林肯5P+，型号AWS，E6010的纤维素焊条打底和牌号CHE507、型号E5015的低氢型焊条填盖，直径均为3.2mm。
E6010一般不需烘烤，如果受潮需80℃以下进行烘烤，保温时间1小时；E5010是低氢型向上焊条，使用前需350℃烘烤，保温1小时。
2.1.3 确定合理的修补位置
返修位置的确定在焊口返修中非常重要，应根据检测结果确定，返修位置的准确认定利于减少打磨时间，提高返修成功率及降低焊口修复成本。
2.2 焊接工艺：
2.2.1 坡口的尺寸设计
根据对X65、X70钢焊口返修时实践操作经验及探索，坡口角度为60°~65°，保证
Ф3.2mm的打底焊条能合理运作，间隙为2.5mm~3mm，不留钝边。
其坡口形式见图1。
若坡口角度过大会增加熔敷金属和增加热输入量，对焊缝的组织结构有明显影响。
若间隙较大易造成根焊熔孔过大，内部成型差。
2.2.2 施焊环境要求
当环境温度小于10℃时，应对焊缝区域进行保温覆盖，以防止焊缝冷却速度过快；
环境湿度：小于90%RH；
焊接环境风速：小于5m/s。
2.2.3 返修分非全壁厚返修和全壁厚返修
1）全壁厚返修
（1）接头设计及焊接材料
表3焊接材料
（2）焊前准备
管位置：水平固定（5G）；
预热温度：≥100℃；
加热方法：环形火焰加热；
预热位置：对整个环焊接头进行预热；
最小返修长度：50mm；
最大返修长度：350mm；
焊接电源：下降特性直流电源（DC-400）。
（3）工艺要求
焊接方法：焊条电弧焊；
焊接方向：上向，每层焊工： 1名；
层间温度：≥80℃，焊后热处理：无；
焊条烘干：按厂家要求执行；
根焊与填充焊时间间隔：不大于5min；
加热温度上限：因施工条件不同，加热温度的上限不得超过管体防腐层所允许的容限温度；且
其它：
①返修焊的起点和终点不应与原始焊缝的起点与终点相重叠；
②同一部位焊缝的返修不允许超过两次。
（4）施工措施
去除缺陷方法：动力角向砂轮机；
层间清理工具：动力角向砂轮机及钢丝刷；
焊缝余高：余高超过2mm时，应进行打磨，打磨后应与母材圆滑过渡，但不得伤及母材；
层间清理及其它：返修焊前须彻底清除缺陷，并仔细检查焊缝焊接接头必须打磨，清理干净焊道表面后方可进行下一层焊接。
2）非全壁厚返修
②同一部位焊缝的返修不允许超过两次
（4）施工措施
去除缺陷方法：动力角向砂轮机；
层间清理工具：动力角向砂轮机及钢丝刷；
焊缝余高：余高超过2mm时，应进行打磨，打磨后应与母材圆滑过渡，但不得伤及母材；
层间清理及其它：返修焊前须彻底清除缺陷，并仔细检查焊缝，焊接接头必须打磨，清理干净焊道表面后方可进行下一层焊接。
2.2.4 焊缝的焊接与打磨
对于X65、X70强度偏高的管道，若返修的焊口较长，应采取分段打磨和焊接。
每段长度应控制在100mm的范围内，返修长度大于100mm时需分段打磨穿后分段焊接。
焊缝过长，一次性打磨穿补焊极易形成冷裂纹，补焊时焊口由于受热不均而产生应力集中，故应打磨一段补焊一段，多层多道，使焊缝组织结构细化，在100mm~200mm范围内应分两段打磨焊接；如果补焊的长度大于300mm时，应先打磨修补中段（即下图4中B段），在分别打磨修补两端（即图4中A、C段）：段，同时应注意层间温度，使坡口两侧温度均匀且不低于100℃。
图4焊道返修示意图
在B段打底之后，焊道厚度及强度不够，必须用E5015在B段填充2遍~3遍之后，再进行A与C段的打磨焊接。
为保证焊接质量，在打磨时应将坡口两侧各50mm范围内清理干净，并露出金属光泽，打磨穿之后把内部的卷边清理干净。
焊接前需对整个焊道均匀预热，预热温度应在120℃左右。
3 操作技术要点
3.1 打底焊
为保证打底的成型和不产生新缺陷，焊条应与管道焊接处切线方向成85°~90°角，若熔孔较大，角度应向后减小，焊速向前加快；若熔孔较小，增加焊条角度，减缓运条的速度；焊条与管道轴向应保持垂直，否则熔池缺水会偏向一边。
运条中必须压缩电弧，铁水往熔池背面送才可保证根部不内凹。
无论熔孔大小，运条时焊条需作月牙形摆动才能保证坡口两侧均匀熔合，无内咬边。
3.2 填充和盖面焊
图5填盖时焊条的运动示意图
盖面和填充都是用E5015碱性低氢型向上焊焊条，为保证返修质量，在填充盖面时宜采用短弧焊接。
填充时电流取上限值，一次填充厚度不能过厚，应多层多道，同时要注意填充焊道与坡口的夹角，夹角过深应打磨清渣，避免产生夹渣，填充时焊条的运动见图5。
盖面时焊条的运条应采取向上作月牙形状运动（如图5），熔池保持椭圆状利于控制熔池温度和形状，同时焊缝表面不易咬边，且成形圆滑过度美观，焊缝余高应控制在0mm~1.59mm内。
参考文献
[1]方洪渊.焊接结构学[M].北京：机械工业出版社，2008，5.
[2]李红卫，彭云，何长红，等.X60钢级管线钢焊接热影响区的热模拟研究[J].钢管，2008，3.
[3]刘会杰.焊接冶金与焊接性[M].北京：机械工业出版社，2007，3.。