X80 钢焊接的一些技术要点

  管道输送作为经济、安全、有效的油气运输手段,在国民经济中占有重要地位。X80钢是近年来发展起来的一种超低碳、微合金高强钢,是天然气输送上一种性能优良的管线钢材料。近年来我国天然气需求量大幅度增长,天然气输送用管线钢从较低等级的X60迅速提高到X80,对X80钢的需求和应用迅速扩大。与此相关,如何保证和改善X80钢管道焊接的质量也引起人们重视。

  针对X80钢的性能和成分,国内研究出了X80钢的焊接工艺:

  1、采用碱性焊条手工焊根焊+自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面工艺;
  2、采用半自动焊根焊+自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面工艺;
  3、采用全自动焊工艺。三种方法中全自动焊工艺施工效率最高。

  中石化河南油建工程公司与中石化河南油田分公司通过对规格为Ф1016mm*18.4mm的X80钢直缝钢管采用短弧控制技术(RMD)根焊下向焊和全自动上向焊填充、盖面焊工艺的研究,确定了焊接工艺基本参数,形成了一套合理的焊接工艺,焊接质量完全合格。他们的工作,明确了X80钢焊接中的注意事项,为现场施工提供了技术保证。

  一、坡口设计

  开坡口的目的是为了保证焊透和提高工件连接强度,合理调节焊缝金属中母材金属所占的比例。由于填充金属中有益合金元素含量较高,坡口的设计增加了焊缝中填充金属的比例,有利于改善焊接质量。留钝边是为了防止烧穿,留根部间隙是为了保证焊透。根据西气东输的经验,坡口形式采用V型,单边坡口角度为22.5°-23.5°,对口间隙为2.4-4.0mm,钝边为0.8-2.4mm。

  二、严格管件清理

  焊接前应将坡口内外两侧25mm范围内的铁锈、水分、油污等清理干净,打磨出金属光泽,并将管端10mm范围内的螺旋焊缝或直缝余高打磨平滑,以保证焊缝的圆滑过渡。每一层焊接完成后应立即进行清理,确定无杂质、无缺陷后方可进行下一层焊道的焊接。

  三、采用对口器

  选用内对口器对管口进行组对,采用厚度为2.0-3.5mm的铁片对对口间隙进行控制,相邻管段的管螺旋焊缝在对口处错开的距离要不小于100mm;组对完成后,焊前将坡口两侧50mm内按要求预热100~200°后方可进行下一步的焊接操作。为防止焊接过程中出现裂纹,对口器要在根道完全焊接完毕后才能撤除。

  四、严格控制温度

  焊接过程中必须严格控制预热温度和层间温度。为了防止热影响区产生淬硬组织导致冷裂纹,层与层之间的焊接不应相隔太久,在距管口25mm处的圆周上均匀测温。当环境温度低于5°时,焊接作业须在防风棚内进行,并采用保温措施。在焊接过程中,如果焊口温度冷却至焊接工艺要求的最低焊接温度以下时,应对焊口重新加热。

  对焊接结果的检测表明,试样的抗拉强度均高于X80钢的抗拉强度要求(620MPa),且均断于母材,断裂类型为延性断裂;弯曲试验和刻槽锤断试验全部合格;冲击功平均值均大于80J。