X80高强度管线钢埋弧焊管用高强度、高韧性氟碱型烧结焊剂的研制

摘要

目前，中国处于管线建设的高峰时期，以西气东输二线、中亚管线为代表的新一轮管线建设高峰已经全面开始建设，需要使用大量的高钢级、高规格、大口径的焊接钢管，国内目前的焊接钢管的生产效率已经远远不能满足市场需求，主要原因是焊接速度较低，当焊速进一步提高以后，仍然存在一些技术问题：①焊接缺陷明显增多，工艺性能恶化；②焊缝冲击韧性不稳定，甚至不合格；③焊缝一次通过率降低，成材率低，浪费巨大。因此，通过优化焊接材料来提高焊接速度和焊接质量势在必行。
　　 西气东输二线全长9102公里，管线设计采用X80钢级，工作压力12MPa，年输送能力300亿方，需用钢管总量约439.3万吨。其中，X80螺旋埋弧焊管277.9万吨，最大管径1219mm，壁厚18.4mm。
　　 但是，目前国内制管厂普遍使用的SJ101、BG—SJ101G焊剂，主要针对X70以下钢级，不能满足X80高钢级、大口径、大壁厚钢管生产要求。主要表现在：
　　 ⑴熔敷金属强度低于X80母材强度，达不到等强或过强匹配要求；
　　 ⑵在高钢级、大壁厚钢管的焊接中，工艺性能不能完全满足生产需要，焊接速度较低，焊缝表面质量及焊道形貌不佳。
　　 本文通过对比分析国内外有关焊剂产品的成分及性能，提出BG-SJ101H1焊剂基本组份，开展熔敷金属性能研究、X80管线钢焊接接头理化性能研究、X80管线钢焊接工艺匹配研究，研制开发出XSO高强度管线钢埋弧焊管用高强度、高韧性焊剂新产品，形成规模化生产能力。
　　 从渣系选择、焊剂碱度、稀土氧化物及焊剂颗粒度等对焊剂工艺性能和机械性能的影响，研制了西气东输二线X80级螺旋钢管埋弧焊用BG-SJ101H1烧结焊剂。经实验室焊接试验，在批量X80、Φ1219×18.4mm螺旋埋弧焊管试制并检验后，BG-SJ101H1烧结焊剂已经用到西气东输二线焊管生产中。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究的目的与意义

1.2国内外研究现状

1.2.1烧结焊剂的起源、发展和应用

1.2.2烧结焊剂的特点和生产工艺

1.2.3烧结焊剂的应用现状

1.2.4烧结焊剂的品种与发展趋势

1.3存在的问题和解决的方法

1.3.1存在的问题

1.3.2解决问题的方法

1.4本项目研究的主要目标和技术指标

1.4.1研制目标

1.4.2主要技术指标

1.5本项目的主要创新点与贡献

1.5.1焊剂渣系的选择

1.5.2焊剂的成分优化与碱度控制

1.5.3严格控制S、P等有害成分的含量

1.5.4稀土元素在焊剂中的应用

1.5.5钢管焊接速度达到国内领先水平

第二章高强度和高韧性焊剂的开发

2.1前言

2.2焊剂渣系及成分设计

2.3焊剂工艺性能研究

2.3.1焊剂成分及碱度对焊剂工艺性能影响

2.3.2坡口对焊缝形貌的影响：

2.3.3焊接工艺研究

2.4焊缝机械性能研究

2.4.1焊接条件：

2.4.2焊接速度及规范对焊缝性能的影响

2.5坡口对焊缝性能的影响

2.5.1焊接条件

2.5.2焊接工艺性能

2.5.3化学成分检验

2.5.4焊缝冲击试验

2.5.5焊缝拉伸试验

2.5.6焊缝弯曲试验

2.5.7金相检验(HV10)

2.5.8小结

2.6焊丝直径对焊缝性能的影响

2.6.1焊接条件

2.6.2焊接工艺性能

2.6.3化学成分检验

2.6.4焊缝冲击韧性试验

2.6.5焊缝拉伸试验

2.6.6焊缝弯曲试验

2.6.7金相检验(HV10)

2.6.8小结

2.7 BG-SJ101H1焊剂对不同钢厂X80卷板适用性研究

2.7.1焊接条件

2.7.2焊接工艺性能

2.7.3化学成分检验

2.7.4焊缝冲击韧性

2.7.5焊缝拉伸性能

2.7.6焊缝弯曲性能

2.7.7焊缝硬度及显微组织

2.7.8小结

2.8结论

第三章 BG-SJ101H1焊剂用于X80φ1219×18.4mm焊管试制

3.1前言

3.2 X80 φ11219×18.4mm单炉小批量焊管试制

3.2.1检验及试验设备

3.2.2单炉X80 φ1219×18.4mm螺旋埋弧焊管试制应用

3.3 X80φ1219×18.4mm螺旋埋弧焊管小批量试制应用

3.3.1化学成分分析

3.3.2拉伸性能试验

3.3.3夏比冲击试验

3.3.4导向弯曲试验

3.3.5硬度试验

3.3.6金相分析

3.4小结

第四章技术难点和解决及检测结果

4.1前言

4.2技术难点及解决办法

4.2.1焊剂渣系的选择

4.2.2成分优化与碱度控制

4.2.3稀土化合物在焊剂中的应用

4.2.4焊剂中硫、磷含量的控制

4.2.5研究开发X80高钢级、厚壁螺旋埋弧焊管焊接技术

4.3 BG-SJ101H1焊剂质量检验

4.3.1 BG-SJ101H1焊剂成分检测：

4.3.2熔敷金属性能试验

4.3.3熔敷金属扩散氢试验

4.3.4小结

第五章总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的成果