【摘 要】
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近年来,在中国的一路一带政策带动下,世界各国都非常重视石油天然气工业的建设与开发。陕京四线作为国家战略性重点项目,管道途径区域大多属于高寒地区,因此要求采用X80材质管线钢由JCOE直缝埋弧焊工艺制造钢管,并对-45℃冲击和落锤性能提出特殊要求。例如-45℃焊缝冲击平均值不小于40 J,最小值不小于30 J;-45℃焊缝DWTT实验剪切面积平均值不小于75%,最小值不小于50%。本文以X80级Φ1
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近年来,在中国的一路一带政策带动下,世界各国都非常重视石油天然气工业的建设与开发。陕京四线作为国家战略性重点项目,管道途径区域大多属于高寒地区,因此要求采用X80材质管线钢由JCOE直缝埋弧焊工艺制造钢管,并对-45℃冲击和落锤性能提出特殊要求。例如-45℃焊缝冲击平均值不小于40 J,最小值不小于30 J;-45℃焊缝DWTT实验剪切面积平均值不小于75%,最小值不小于50%。本文以X80级Φ1219×27.5×12000 mm钢管焊缝为研究对象,分析了钢板性能对钢管焊缝低温韧性的影响规律,研究了焊材、工艺参数和焊缝形貌对焊缝的低温韧性的影响,对比了不同扩径率下钢管焊缝低温韧性。最终形成一整套完整的生产工艺,完全满足了陕京四线的项目要求。本文获得的主要研究结果如下:（1）研究了钢板原材料-45℃冲击性能对焊缝低温韧性的影响。结果表明,钢板原材料-45℃冲击性能平均值控制在320 J以上,最小值控制在300 J,同时屈强比必须小于0.9,制成钢管后,钢管的焊缝低温韧性指标较为稳定和突出。（2）研究了 H10Mn2-SJ101、H08C-SJ101 和 H08D-SJ101H08C 三种高合金焊丝与碱性焊剂相结合的工艺对低温焊接性能的影响。结果表明,选用H08C-SJ101焊材配合低温韧性指标较为稳定和突出。（3）研究了焊接工艺参数对钢管焊缝低温韧性指标的影响,结果表明,内焊线能量输入50-52 KJ、外焊线能量输入60-62 KJ时,焊缝粗晶区以板条贝氏体为主,同粒状贝氏体,板条贝氏体的板条更细长、平直和清晰,板条内具有较高的位错密,对焊缝的强度和韧性都是有益的。具体焊接工艺参数为,内焊前丝电流1000 A、电压32 V,中丝电流800 A、电压35 V,后丝电流600 A、电压39 V,焊速为0.8 m/min;外焊前丝1000 A、电压32 V,中丝800 A、电压37 V,后丝电700 A、电压39 V,焊速为1.3 m/min。（4）研究了钢管扩径率对焊缝-45℃的冲击性能和落锤撕裂性能的影响,随着扩径率的不断加大,冲击性能和落锤撕裂性能不断提升,但是当扩径率大于0.9%以后冲击性能逐渐下降,而落锤撕裂数据产生异常情况。通过实验数据分析结果表明,当扩径率维持在0.6%至0.9%之间,才能保证最佳的低温冲击性能,满足项目要求。（5）研究了焊缝形貌对焊缝低温韧性指标的影响,总结出了最优内外焊缝熔深比例、焊偏量以及焊缝余高等技术指标,有效解决了生产过程焊接质量不稳定问题。结果表明,内焊缝与外焊缝熔深比保持在0.85-0.9之间,必需保证内焊缝和外焊缝的焊偏量在1.5 mm以内,内焊缝余高保证在1.5-2 mm,外焊缝余高控制在2.0-2.5 mm之间,才能确保钢管批量生产中焊缝较高的合格率,同时确保焊缝低温韧性指标的稳定。
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