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L555M级焊管焊接工艺控制要点(下)

{L555M级焊管焊接工艺控制要点}

4、焊接规范参数选择

4.1、焊接位置及尺寸L555M钢板双面直缝焊接选用的坡口形式为带钝边X型坡口,但钝边间隙为零。

4.2、焊材选择CHW-60C焊丝,焊丝中加入了适当的钼元素以提高焊缝熔敷金属的拉伸强度,该焊丝为低合金高强度钢气体保护焊焊丝,广泛用于管线钢、电站电厂、压力容器及石油化工装置等领域低合金高强度钢的焊接。预焊用气体为纯二氧化碳气体。

埋弧焊焊剂为JH-SJ101G,为氟碱型烧结焊剂,用于交流也可用于直流。该焊剂可使电弧稳定燃烧,焊后易脱渣,可以最大限度地满足油气用管线钢的焊接需求。焊剂使用前应经300-350℃烘培2 h后待用。

管线钢生产中普遍使用的埋弧焊用焊丝为实芯焊丝。焊丝应结合所选用的焊剂并从熔敷金属的韧性、塑性等方面进行综合考虑,焊丝选择为Mn-Mo-Ti-B系的H08MnMoTiB(H08C)焊丝,通过对C、Mo、Mn元素合理匹配范围的控制,能够达到在提高焊缝金属强度的同时又不过度损害焊缝金属韧性的目的。通过Ti、B元素对焊缝金属的有效再分配,可有效地抑制先共析铁素体的析出,得到细小的针状铁素体组织,这种针状铁素体内的大量亚位错结构相当于细化了晶粒,从而使得焊缝熔敷金属具有较高的强度和韧性。

4.3、焊丝直径预焊时焊丝直径根据焊件厚度、施焊位置等条件选择。中厚板的平焊位置焊接,可采用直径1.2 mm的焊丝。埋弧焊时焊丝直径则根据焊件的厚度、焊接电流、焊接速度等参数选择。内焊选择双丝焊接,焊丝直径分别为前丝3.0mm,后丝4.2 mm,前后丝间距16-18 mm;外焊为三丝焊接,焊丝直径分别为前丝3.0mmm,中丝4.2mm,后丝4.2 mm,前中丝间距17-19 mm,中后丝间距18-20 mm。

4.4、焊接电流预焊焊接电流根据焊件厚度、焊丝直径、焊接位置等因素确定。预焊焊接电流选择范围为260-300A。平焊位置的埋弧焊可采用较大的焊接电流,其他参数不变时,增大焊接电流,熔池深度变大,而焊缝宽度变化不大。本次内焊电流为前丝900±90A,后丝700±70 A;外焊电流为前丝850±85A,中丝800±80A,后丝700±70A。前丝焊接电流较大,主要是为了保证有一定熔透深度,后丝电流较小,主要是为了控制余高成型等作用。

4.5、电弧电压为保证焊接过程的稳定性和良好地焊缝成形,电弧电压的选择必须与焊接电流相匹配。对二氧化碳气体保护焊,通常电弧电压应随焊接电流的增大/减小而相应地增大/减小。对于直径为1.2-3.0 mm的焊丝,电弧电压可在26-36V范围内选择。钢管预焊电压选择26-30V。埋弧自动焊电弧电压增大时,焊缝厚度和余高变化不大,而焊缝宽度增加显著,电弧电压减小时则呈相反的变化。内焊电弧电压为前丝34±2V,后丝42±2V;外焊电弧电压为前丝34±2V,中丝38±2V,后丝40±2V。后丝电压较大,主要是为了保证焊缝具有一定的宽度。

4.6、焊接速度GMAW焊焊接时焊速增加,容易产生咬边、未填满等缺陷;但焊接速度过慢,容易产生焊穿等缺陷,同时焊接变形加大。埋弧焊时,焊接速度增大时,焊缝余高稍微增大,而焊缝的宽度与焊缝厚度均会减小。预焊焊接速度选择为1.0-2.0 m/min,气体流速控制在15-20 L/min,埋弧焊内焊焊接速度选择为1.0-1.2 m/min,外焊焊接速度选择为1.1-1.3 m/min。4.7焊接电源二氧化碳焊使用直流电源反极性焊接时,电弧燃烧稳定,焊接质量可靠。因此预焊采用直流反接。多丝埋弧焊采用多个独立电源。

在直缝管多丝埋弧焊中,采用直流-交流混合电源配置法,即前置焊丝为直流电源,且为直流反接,后面焊丝均为交流电源。焊接时直流电源引弧稳定性好,且能较好地控制焊道形貌、熔深。交流电源可有效防止磁偏吹,也可防止焊缝出现气孔和裂纹缺陷。多丝埋弧焊交流焊丝数目越多,其电弧间磁干扰的消除越困难。但是通过改变交流电源的连接方法,进而使电流相位差存在一定角度,可有效地消除交流电弧间的磁影响,使电弧得以稳定燃烧。

5、焊接工艺参数总结

埋弧自动焊内焊采用双丝焊接工艺,前导焊丝采用较大电流焊接。后续焊丝采用交流电源,有效避免了电弧间电磁干扰和磁偏吹问题,有利于提高内焊质量;外焊采用三丝焊接工艺,采用“直流+交流+交流”的电源工作模式,焊态接头力学性能测试及组织观察在万能材料试验机上经拉伸试验表明,接头抗拉强度接近700MPa;接头面弯和背弯试件经180°横向弯曲后未发现任何线性裂纹或裂缝;接头硬度测试表明,硬度值HV10范围在200-259之间,低于GB/T9711-2011标准中HV10要求,焊缝区域硬度高于母材;经-20℃夏比V型缺口冲击试验,得出焊缝平均冲击功为110J,热影响区平均冲击功为232J,焊缝区韧性远低于热影响区。

以针状铁素体为主的母材组织,成形后熔合区和过热区组织明显比母材粗大,说明热机轧制的母材细晶组织遭到破坏;细晶粒区组织相对细小,组织和性能进一步向母材靠近;内焊焊缝的组织比外焊焊缝组织细小,因内缝先于外缝成形,在焊接热循环过程中当前一焊道处于后一焊道的正火区时,后一焊道相当于对前一焊道进行了一次“正火热处理”工艺,致使晶粒进一步细化所致。

6、结束语

以上所述表明,本文所选工艺较为科学合理。随着我国对石油天然气需求的不断增加,能承受较高耐压强度等级的L555M级直缝焊钢管势必得到大量运用。研究L555M管线钢的焊接工艺无疑具有重要的应用价值。

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