摘 要:采用銅襯墊自動焊外根焊工藝對X80鋼進行焊接,研究了焊縫成形質(zhì)量以及粘銅區(qū)域 和未粘銅區(qū)域的銅含量、顯微組織及力學(xué)性能。結(jié)果表明:焊縫成形良好,未發(fā)現(xiàn)裂紋、未熔合等缺 陷。未粘銅區(qū)域的銅含量與母材一致,粘銅區(qū)域的銅質(zhì)量分數(shù)約為 0.46%,滲銅深度約為 0.18mm;未粘銅區(qū)域焊縫組織主要由針狀鐵素體和少量的先共析鐵素體組成,粘銅區(qū)域則主要是 塊狀鐵素體、粒狀貝氏體以及游離銅組成。未粘銅區(qū)域和粘銅區(qū)域硬度變化趨勢基本一致,焊縫根 部粘銅區(qū)域的硬度略高于未粘銅區(qū)域;粘銅區(qū)域和未粘銅區(qū)域的抗拉強度分別為730,732MPa, 沖擊性能基本一致,彎曲試驗后均未見裂紋。焊縫根部滲銅未對接頭的力學(xué)性能產(chǎn)生明顯影響。
關(guān)鍵詞:X80鋼;銅襯墊自動焊外根焊;滲銅;力學(xué)性能;顯微組織
中圖分類號:TE973.8 文獻標志碼:A 文章編號:1000-3738(2023)09-0065-05
0 引 言
近年來,我國的長距離輸氣管道焊接施工技術(shù) 雖然有了很大的提高,但是仍無法滿足管道工程對焊接速度和質(zhì)量的要求,而管道環(huán)焊縫打底根焊 是提高焊接速度和質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。銅襯墊自動 焊外根焊技術(shù)屬于管道焊接領(lǐng)域的一種根部打底 強制成形技術(shù),此技術(shù)具有管道根焊成形質(zhì)量好 的優(yōu)點,而且還可大幅提高大口徑、厚壁、高鋼級 管道的焊接速度和質(zhì)量。銅襯墊自動焊外根焊成 形工藝已在國外很多管道上應(yīng)用,尤其在海洋管 道上應(yīng)用更為廣泛[1],但是基于國內(nèi)管道的建設(shè) 現(xiàn)狀,目前該技術(shù)尚未在國內(nèi)進行工程推廣應(yīng)用, 主要原因是在國內(nèi)焊縫根部滲銅對焊接接頭性能 的影響還未得到充分論證[2-3]。
X80鋼是高強度管線鋼,具有安全、可靠、經(jīng)濟、 環(huán)保等諸多優(yōu)點,是長距離輸送石油天然氣的重要 管道材料,但是目前未見有關(guān) X80鋼銅襯墊自動焊 外根焊接頭滲銅方面的研究?；诖?作者采用銅 襯墊外根焊熔化極雙焊炬氣保護實心焊絲工藝對 X80鋼管進行單面焊雙面成形的單道根焊[4],研究了焊縫成形質(zhì)量、粘銅區(qū)域和未粘銅區(qū)域的銅含量, 分析了滲銅對接頭顯微組織、力學(xué)性能的影響,以期 為國內(nèi)長輸管道工程應(yīng)用銅襯墊自動焊外根焊工藝 提供試驗參考。
1 試樣制備與試驗方法
母材為控軋控冷態(tài) X80管線鋼管,鋼管外徑為 1422mm,壁厚為32.1mm。采用CPP900W2N型 雙焊炬自動焊機進行銅襯墊自動焊外根焊試驗,焊 接材料選用直徑為1mm 的BOEHLERSG8-P焊 絲。母材和焊絲的化學(xué)成分如表1所示。銅襯墊采 用工程用無槽鉻鋯銅襯墊,化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù)/%) 為0.79Cr,0.15Zr,1.59W,0.029Si。鉻鋯銅襯墊裝 置的結(jié)構(gòu)如圖1所示,該裝置由銅墊塊和支撐架組 成,在工作狀態(tài)時銅墊塊緊貼管道內(nèi)壁。焊接時采用 如圖2所示的 U形坡口,焊接電流為140~240A,電 壓為20~26V,焊接速度為33~66cm·min-1。
