X70及20R钢管对接焊接工艺

　　针对不同强度级别的X70钢管和20R钢管对接焊接，采用钨极氩弧焊打底，焊条电弧焊填充、盖面，通过反复进行工艺性试验，分析了钢材的焊接性，确定了预热和层间温度，合理选择了焊接材料，并进行了坡口设计及焊接工艺参数的确定。对焊接接头进行了X射线探伤、力学性能试验。结果表明，焊接接头X射线探伤结果为Ⅱ级，外观检查和射线探伤结果均合格，焊接接头拉伸试验、弯曲试验、刻槽锤断试验等各项力学性能指标均合格，拟订的焊接工艺方案用于X70和20R钢管对接焊接是可行的。

　　关键词：X70;20R;管对接;焊接工艺

　　在进行油气输送管线焊接时，常常会遇到许多不同强度级别的钢管对接问题。虽然相同强度级别钢管的对接焊接工艺已经成熟，但是对于异种钢焊接工艺仍存在诸多问题[1-3]。其中油气输送管线用钢和容器用钢管的对接是焊接技术人员所亟需解决的棘手难题[4-7]。20R是制造中、高压锅炉和高压容器最常用的钢管，它用途极广，被用来制作钢板筒体、进出口管座、壳体板等。X70钢是一种低碳微合金化控轧控冷管线钢，是目前我国管线用钢中强度很高的钢种之一，在西气东输工程等油气管线中广泛应用[8-12]。文中针对X70油气输送管线用钢管和20R容器用钢管对接焊接进行了多次焊接工艺试验，制订了合理的焊接工艺方案，为相关焊接工程施工提供了依据。

　　1工艺试验

　　1.1试验方法及材料

　　试验选用湖北武汉某钢管厂生产的X70钢管(准207mm×10mm)和江西新余某钢铁集团公司生产的20R钢管(准207mm×10mm)进行焊接工艺试验，试验采用GTAW打底，SMAW填充、盖面，经多次工艺试验，优选CHG-56(准2.4mm)焊丝进行根焊，采用CHE427(准3.2mm)焊条填充和盖面。母材及焊材的化学成分及力学性能分别见表1及表2。

　　1.2焊前准备及坡口形式

　　试验采用手工组对方式，将试件用连接块水平固定。采用机械方法加工坡口，坡口形式及尺寸如图1所示。对口间隙2.5～3.5mm，钝边0.5～1.5mm，坡口角度55°～65°，错边量应小于1.6mm。

　　1.3焊接要求及工艺参数

　　焊接方向采用水平向右焊，焊接层数4～6层，余高应小于1.6mm，局部不超过2.5mm，且长度不大于50mm，盖面焊缝的宽度应比坡口每侧宽出0.5～2.0mm。层间温度不低于100℃，当层间温度超标时，应让其自然冷却至规定值。根焊时，环境风速小于2.0m/s，进行填充、盖面焊时，环境风速小于5m/s，环境温度10～11℃，空气相对湿度在65%～70%。焊前将待焊区域清理干净，保证焊接部位无油污、铁锈、氧化层及其他污物。点固焊焊缝长度控制在10～20mm范围内，采用火焰预热，温度不低于100℃。通过进行多次焊接工艺试验，优选的焊接工艺参数见表3。

　　2外观及无损检测

　　外观检测依据SY/T4103—2006标准，焊缝余高0.5～1.0mm，焊缝宽度14.0～16.0mm，错边量不大于0.5mm，背面余高0.5～1.5mm，无咬边、表面气孔、裂纹、未熔合、表面夹渣、有害焊瘤、背面凹坑等缺陷，检测结果见表4。依据SY/T4109—2005标准进行X射线探伤，结果为Ⅱ级，探伤结果满足相关技术要求。

　　3力学性能试验

　　根据SY/T0452—2002评定标准，对焊接接头进行了拉伸、弯曲、冲击及刻槽锤断性能试验。试验结果表明，焊接接头未见明显屈服，平均抗拉强度为626MPa，试验结果如图2所示，分别距焊缝表面熔合线X70钢侧5，8mm及20R钢侧4mm处拉断试样。冲击试验采用V形缺口试样，试验温度-20℃，试样尺寸7.5mm×10mm×55mm，焊缝区、X70钢侧熔合线、20R钢侧熔合线的平均冲击吸收功分别为168.7，211.7，46.7J，试验结果如图3所示。采用180°弯曲角对试件进行面弯、背弯试验，1组试样背弯开裂2.5mm，其他试样均未见缺陷，结果均为合格。刻槽锤断试验未见断口缺陷。

　　4结论

　　文中X70钢与20R钢对接焊的各项试验结果充分说明，在严格按照焊接工艺要求进行焊接，焊接接头各项指标合格，所采用的焊接工艺参数合理，切实可行，完全满足施工要求。

　　作者：周培山 陈松林 夏敏敏 徐涛 郭予

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