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本文运用焊接冶金、材料强韧化及成型等理论,对西气东输二线用X8Oφ1219×18.4mm厚壁高强度螺旋埋弧焊管制造过程中残余应力和焊接裂纹的控制进行了研究。针对厚壁双面螺旋埋弧焊管残余应力复杂及内、外焊焊接条件不同等特点,分析了残余应力和内、外焊裂纹产生的原因,并提出相应的解决办法。
研究表明,螺旋埋弧焊管中产生残余应力的主要影响因素有钢管成型时的钢板变形量、成型1#2#3#辊间的布局、2#梁点头量、钢板性能、焊垫辊的高度等。其中钢管成型时的钢板变形量为主要因素,变形量愈大,残余应力愈小。在生产实际中,钢板变形量的大小是由2#梁下压量决定的;通过成型工艺参数的匹配选择,可有效的调整残余应力大小和分布状态,获得理想的用于反映螺旋埋弧焊管中残余应力的弹复量指标,为下道工序提供良好的焊接条件。
内焊成型应力裂纹是由于成型应力过大,焊接过程中,焊缝在高温阶段塑性变形能力不足以承受其应变量而产生的晶间断裂;通过优化成型工艺参数,可预防内焊裂纹的产生。
外焊热裂纹是由于焊缝形状系数过小,焊接应力大于材料塑性而产生的焊缝开裂现象;调整焊接工艺参数,控制理想的焊缝形状系数可预防外焊裂纹的产生;研究表明,对于X80φ1219×18.4mm大口径、大壁厚、高强度螺旋埋弧焊管,最佳的焊焊缝形状系数为1.3-1.5。
上述技术已在生产中获得应用,效果良好且稳定,累计为西气东输二线生产X80φ1219×18.4mm优质钢管60多万吨,质量满足西气东输二线技术标准要求。
本文内容属国家级西气东输二线生产技术核心,部分工艺参数不能公开,未尽事宜,敬请谅解。