管线钢焊接 ppt课件

主线路连头、返修焊
FCAW-G 根焊手工，其余半自动
FCAW-G 根焊手工，其余半自动
LINCOLN pipeliner 6P+ (E6010)
HOBART pipemaster 90 (E9010)
HOBART pipemaster 60 (E6010)
• 对焊接接头韧性的要求为夏比冲击功不小于 33J@-5℃。焊接接头除完成标准规定的试验内容
外，还要求进行CTOD试验。
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美国Cheyenne, Wyoming to Greenburg, Kansas Pipeline Project管道工程
自动化程度 根焊焊接材料 热焊焊接材料
主线路自动焊
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对焊接接头韧性的要求
• 为了保证管道的安全性，要求焊缝金属具有一定 的韧性。焊缝金属韧性试验方法通常为夏比冲击 试验法，试验温度为管道运行温度。
• 由于夏比冲击试验只是间接地反映金属的韧性情 况，因此现在经常采用CTOD试验方法来衡量金 属的韧性水平，试验温度为管道运行温度。
• TransCanada公司的技术人员认为，X80钢焊接 接头的韧性指标要求为夏比冲击功80J，CTOD值 0.1mm是足够的 。
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国外X80级管线钢的现场焊接工艺情况
数据统计显示，欧洲、美洲的管道工程焊接 施工通常使用的焊接工艺是焊条电弧焊工艺和熔 化极气保护电弧焊（自动焊）工艺，半自动焊方 法（如气保护药芯焊丝半自动焊FCAW-G、实心 焊丝半自动焊GMAW等）的使用比例最大为10%。
意大利SNAM公司用Europipe公司生产的X80 级钢管进行了对比试验研究。试验结果表明X80 级钢管的现场焊接可以采用与X70级钢管相近的 焊接工艺，无需作新的重大变动。
0.093 0.073
1、X80为低碳的Mn-Mo-Ni钢。与X70钢相比Mn、 Mo、Nb和Ni等沉淀强化元素的含量增加，保证针 状铁素体的形成和晶粒细化。
2、裂纹敏感系数Pcm较小， 一般为0.18-0.19，不 大于0.23。碳当量Ceq较大，范围为0.42-0.50。
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力学性能特点
X80级管线钢现场焊接工艺
中国石油天然气管道科学研究院 2005年6月
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X80级管线钢现场焊接工艺
• X80级管线钢焊接性分析 • X80级管线钢现场焊接工艺要点 • 国外X80级管线钢现场焊接工艺情况 • 国内X80级管线钢现场焊接工艺情况 • 存在的问题
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国内外管线钢标准对比
拉伸试验 σ s（MPa） σ b（MPa） σ s/σ b δ （%）
-20℃冲击试验
弯曲试验
X70
532
X80
580
656
0.81
700
0.83
44
300
300
300
完好
38
282
237
283
完好
1、抗拉强度、屈服强度增高，屈强比不变。 2、 -20℃冲击韧性降低。 3、HV10硬度值增大。
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热处理状态 正火或 形变正火
淬火加回火
形变热处理
钢类（按GB/T 13304） GB 9711钢级
优质非合金钢 特殊质量合金钢
L245NB L290NB L360NB L415NB
特殊质量合金钢
优质非合金钢 特殊质量合金钢
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Байду номын сангаас
L360QB L415QB L450QB L485QB L555QB L245MB L290MB L360MB L415MB L450MB L485MB L555MB
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美国Cheyenne, Wyoming to Greenburg, Kansas Pipeline Project管道工程
• X80级管线钢，全长630km，直径915mm、壁厚 11.9 mm，钢管分别由美国加利福尼亚NAPA公司 和加拿大IPSCO公司供货。
• 主线路采用CRC的自动内焊机根焊+自动外焊机 填、盖方式完成，工程中平均日焊接130道，最 高达180道。连头、返修采用气保护药芯焊丝半 自动焊。
GMAW 自动
Tyseness L-56 (ER70S-6)
Tyseness L-56 (ER70S-6)
填充/盖面焊接材料
Tyseness L-56 (ER70S-6)
根焊焊接设备 热焊焊接设备 填、盖焊接设备
焊接电源
CRC内焊机 CRC单矩外焊机 CRC双矩外焊机
MILLER INVISION 456MP
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X80级管线钢现场焊接工艺要点
• 焊前预热，轰赶潮气和提高管体的基础温度，防 止根焊道冷裂。
• 选用高强度、高韧性、低氢型的焊接材料，并在 焊接过程中注意控制层间温度，降低焊缝金属中 残余N、O、H的含量，保证焊缝金属的强度和韧 性。
• 焊接过程中使用较小的焊接热输入量，采用薄层 多道焊的方法，防止焊接热影响区软化。
对应API 5L钢级
B X42 X52 X60
X52 X60 X65 X70 X80 B X42 X52 X60 X65 X70 X80
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化学成分特点
C Si Mn Mo Ni Nb
V
Ti Ceq Pcm Nb+ Ti+ V
X70 0.05 0.23 1.58 0.19 0.130 0.052 0.03 0.011 0.37 0.16 X80 0.04 0.21 1.76 0.26 0.255 0.061 0.002 0.010 0.42 0.17
5
焊接性分析
• X80钢含碳量低，组织为针状铁素体，焊接性良 好。但 Mn、Mo、Nb和Ni等沉淀强化元素含量增 加，使焊接热影响区有软化的倾向。
• X80钢的Pcm值和Ceq值比X70钢略高， Pcm值 约增加0.02， Ceq值约增加0.08，焊接冷裂倾向 增大。
• 与X70钢相比，X80钢强度增加，韧性降低，焊接 冷裂倾向增大。
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对焊接接头强度的要求
• 为了保证管道运行的安全性，要求焊缝金属的强 度高于母材（焊缝金属高强匹配）。
• 一种意见认为，焊缝金属的屈服强度比母材实际 屈服强度高5%可满足高强匹配的要求。这需要测 定不同供货商供应的钢管的屈服强度，找到母材 屈服强度的概率最高值作为焊接工艺评定的依据。
• 第二种意见认为，焊缝金属的屈服强度比母材要 求的最小屈服强度值高10-15%就满足了高强匹配 的要求。