復合耐磨板焊接工藝和性能研究

  目前,隨著(zhù)酸性氣田的開(kāi)發(fā),輸氣管線(xiàn)面臨著(zhù)越來(lái)越苛刻的腐蝕環(huán)境。很多輸氣管道由于腐蝕嚴重而造成失效,甚至會(huì )引起爆炸,威脅人身安全,污染環(huán)境,后果非常嚴重。隨著(zhù)鋼管制造業(yè)的迅速發(fā)展,復合耐磨板因其具有碳鋼或合金鋼的力學(xué)性能,又具有不銹鋼的耐蝕性等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛運用。

  然而,由于復合耐磨板的兩種材質(zhì)具有不同化學(xué)成分和物理性能,在焊接過(guò)程中,很容易造成熔合區C的擴散和合金元素的稀釋?zhuān)鸷附咏宇^性能惡化,影響焊接質(zhì)量。這使得復合耐磨板焊接及焊后熱處理等變得復雜,給現場(chǎng)焊接施工增加了難度。

  為了避免復合耐磨板焊接過(guò)程中覆層與基體界面處出現的合金元素的稀釋和碳元素的遷移等,常用方法是采取不同的焊接材料,但這種方法增加了焊接工作量,也增加了風(fēng)險。

  本研究以規格為355.6mm×(10+3)mm的復合耐磨板焊接為例,開(kāi)發(fā)了一種新型的復合鋼管焊接工藝。首先在工廠(chǎng)對復合鋼管管端進(jìn)行堆焊預處理,然后在施工現場(chǎng)采用與堆焊相同類(lèi)型的焊材進(jìn)行堆焊操作。該焊接工藝既減小了焊接工程量,也降低了復合耐磨板的焊接復雜性。

  試驗材料為對接焊復合耐磨板,復合耐磨板基管規格為355.6mm×10mm,材質(zhì)為L(cháng)360QS無(wú)縫鋼管,其制管要求及性能應符合GB/T9711-2001的相關(guān)規定;內襯為壁厚3mm的316L奧氏體耐磨板,復合耐磨板加工類(lèi)型為機械復合。采用機械復合成型的L360QS/316L復合鋼管的基層鋼管與內襯管的化學(xué)成分差異大,且熱膨脹及冷收縮速度存在一定差異,易導致過(guò)渡層出現熱裂紋或結晶裂紋,再加上焊接過(guò)程中基層材質(zhì)對焊縫金屬的成分稀釋?zhuān)浅H菀讓е铝鸭y的產(chǎn)生。

  本研究采用了一種基層及內襯均適合的焊材ERNiCrMo-3,該焊材具有良好的塑性和韌性,也能保證過(guò)渡層的焊接質(zhì)量。同時(shí),為了保證復合耐磨板焊縫的質(zhì)量,采用了半自動(dòng)TIG焊。試驗結果表明:

 ?。?)采用TIG堆焊預處理+氬氣保護TIG對焊工藝獲得的焊接接頭性能評價(jià)結果表明:接頭滿(mǎn)足外觀(guān)檢查和無(wú)損檢測要求;拉伸性能及沖擊韌性滿(mǎn)足相關(guān)標準的力學(xué)性能要求,接頭處硬度與母材過(guò)渡平緩,尤其是堆焊預處理后的內襯316鋼管,其熔合區和HAZ區硬度較??;焊接接頭具有較好的耐晶間腐蝕及抗SCC開(kāi)裂性能。
 ?。?)在復合鋼管周邊預制堆焊一層ERNiCrMo-3焊材,可以有效地防止在焊接復合耐磨板過(guò)渡層時(shí),由于熱膨脹和冷收縮速度的差異等原因導致裂紋的產(chǎn)生;防止過(guò)渡層金屬中合金元素被碳鋼稀釋?zhuān)瑢^(guò)渡層起到了良好的隔離作用。