1、X80X80级管线钢现场焊接工艺级管线钢现场焊接工艺中国石油天然气管道科学研究院中国石油天然气管道科学研究院2005年年6月月1PPT课件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2PPT课件国内外管线钢标准对比热处理状态 钢类（按GB/T 13304）GB 9711钢级对应API 5L钢级正火或形变正火 优质非合金钢 L245NBBL290NBX42L360NBX52特殊质量合金钢 L415NBX60淬火加回火 特殊质量合金钢 L360QBX52L415QBX60L4
2、50QBX65 L485QBX70L555QBX80形变热处理 优质非合金钢 L245MBBL290MBX42L360MBX52特殊质量合金钢 L415MBX60L450MBX65 L485MBX70L555MBX803PPT课件化学成分特点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。CSiMnMoNiNbVTiCeqPcmNb+Ti+VX700.050.231.580.190.1300.052
3、0.030.0110.370.160.093X800.040.211.760.260.2550.0610.0020.0100.420.170.0734PPT课件力学性能特点 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。拉伸试验-20冲击试验弯曲试验s（MPa）b（MPa）s/b（%）X705326560.8144300300300完好X805807000.8338282237283完好5PPT课件焊接性分析 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
4、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。6PPT课件 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。X80级管线钢现场焊接工艺要点7PPT课件 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
5、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。国外X80级管线钢的现场焊接工艺情况8PPT课件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
6、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。9PPT课件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。10PPT课件美国Cheyenne,Wyoming to Greenburg,Kansas Pipeline Project管
7、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。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。11PPT课件美国Cheyenne,Wyoming to Greenburg,Kansas Pipeline Project管道工程 主线路自动焊主线路连头、返修焊GMAWFCAW-GFCAW-G自动化程度自动
8、根焊手工，其余半自动根焊手工，其余半自动根焊焊接材料Tyseness L-56(ER70S-6)LINCOLN pipeliner 6P+(E6010)HOBART pipemaster 60(E6010)热焊焊接材料Tyseness L-56(ER70S-6)HOBART pipemaster 90(E9010)HOBART pipemaster 90(E9010)填充/盖面焊接材料Tyseness L-56(ER70S-6)LINCOLN pipeliner G80M(E101T-1GM)HOBART PM101K2(E9010)根焊焊接设备CRC内焊机热焊焊接设备CRC单矩外焊机填、盖焊
9、接设备CRC双矩外焊机焊接电源MILLER INVISION 456MPMILLER XMT 304-350MILLER XMT 304-35012PPT课件热焊 CRC P200单炬自动焊机 13PPT课件CRC双焊炬自动焊机14PPT课件载有Miller INVISION 456MP焊接电源的工程车15PPT课件焊工培训X80 Procedures Cheyenne Plains Project气保护药芯焊丝Miller PRO 30016PPT课件Cheyenne Plains X806010&9010 procedures17PPT课件Cheyenne Plains X8075%Arg
10、on-25%CO2,.045”,Hobart PM101K2 X8018PPT课件19PPT课件Cheyenne Plains X80 连头Hobart E101K2 Cap Weld20PPT课件国内X80级管线钢现场焊接工艺情况 管道局2004年至2005年期间，针对X80级管线钢管进行了焊接工艺研究工作。2005年3月，在西气东输冀宁支线管道工程12标段CB002CB007桩号之间进行了X80级管线钢的管道建设。1016mm18.4mm直缝埋弧焊管2.336km长，1016mm15.3mm螺旋埋弧焊管5.589km长。主线路采用自动焊焊接工艺，连头和返修采用焊条电弧焊焊接工艺。21PPT
11、课件对焊接接头的要求 每个试样的抗拉强度应大于或等于管材规定的最小抗拉强度。焊接接头冲击韧性的要求为单值不小于60J-20，三个试样的平均值不小于80J-20。所有硬度测定点HV10硬度值应不大于285。对于抗HIC试验，应满足CSR2%、CLR15%、CTR5%的要求。22PPT课件X80级管线钢现场焊接工艺情况主线路自动焊主线路连头、返修焊GMAWSMAW自动化程度自动手工根焊焊接材料REDAELLI RMS 18(ER70S-6)0.9mmKOBE LB-52U 3.2mm(E7016)热焊焊接材料REDAELLI RMS 18(ER70S-6)0.9mmBOHLER FOX BVD 9
12、0 4.0mm(E9018-G)填充/盖面焊接材料REDAELLI RMS 18(ER70S-6)0.9mmBOHLER FOX BVD 90 4.0mm(E9018-G)根焊焊接设备NOREAST内焊机热焊焊接设备NOREAST单矩外焊机填、盖焊接设备NOREAST单矩外焊机焊接电源LINCOLN DC-400LINCOLN DC-40023PPT课件存在的问题 受人文、地理等因素的影响，我国管道建设大约有超过90%的焊接施工是采用半自动焊方法（自保护药芯焊丝半自动焊）完成的。然而目前，国内外均没有成熟的自保护药芯焊丝半自动焊焊接工艺。对于高强度级别管线钢的应用，国外认为采用CTOD试验方法来评价韧性更经济合理。这需要积累大量的CTOD试验数据资料，来设定指标值要求和评判允许的缺陷尺寸。24PPT课件
