X65管線鋼高壓GMAW工藝研究.pdf

1、水下焊接對(duì)于海洋資源開發(fā)和設(shè)施維護(hù)具有重要意義。水下焊接具有成本和永久連接方面的優(yōu)勢(shì)。高壓干法能夠適應(yīng)深水施工和在氣體環(huán)境下焊接的特點(diǎn)，是水下焊接中最具前景的方法。目前，我國(guó)海底管線系統(tǒng)多采用X65級(jí)管線鋼，且大部分管道已經(jīng)服役多年，即將面臨更換及維護(hù)問題，因此研究X65管線鋼的高壓熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)焊接工藝十分必要。本課題在高壓模擬艙內(nèi)于0.4-1.2MPa的環(huán)境壓力下，對(duì)X65管線鋼采用不同工藝參數(shù)進(jìn)行焊接試驗(yàn)。對(duì)比分析焊

2、接接頭組織及性能變化，研究環(huán)境壓力、工藝參數(shù)及保護(hù)氣體對(duì)焊接接頭的組織及性能的影響。
　　首先對(duì)高壓GMAW焊接工藝進(jìn)行研究。通過在高壓環(huán)境下進(jìn)行堆焊試驗(yàn)，研究電源極性、環(huán)境壓力、工藝參數(shù)及保護(hù)氣體成分對(duì)焊縫成形的影響。采用直流正接時(shí)，由于飛濺較少，其焊縫成形要由于直流反接。當(dāng)環(huán)境壓力較低時(shí)(0.8MPa以下)，隨著環(huán)境壓力的增加，焊縫的熔深、熔寬均增加。而當(dāng)環(huán)境壓力增加至1.2MPa時(shí)，焊縫的熔深、熔寬略有減小。在高壓環(huán)境下，工

3、藝參數(shù)、保護(hù)氣體對(duì)焊縫成形的影響與常壓焊接時(shí)相同。針對(duì)X65管線鋼高壓干法GMAW焊接工藝，分別制定了對(duì)接接頭多層焊的打底、填充及蓋面焊道的工藝參數(shù)。
　　針對(duì)不同工藝參數(shù)、保護(hù)氣體成分對(duì)X65對(duì)接接頭焊縫成形、組織及性能的影響進(jìn)行了研究。環(huán)境壓力對(duì)各層焊道的熔寬及厚度影響很小，工藝參數(shù)及保護(hù)氣體對(duì)其影響較大。焊縫微觀組織為針狀鐵素體、先共析鐵素體及少量上貝氏體，且隨環(huán)境壓力增大，焊接過程中冷卻速度增加，焊縫組織中上貝氏體增加，先

4、共析鐵素體形態(tài)則由塊狀向針狀轉(zhuǎn)變。焊接接頭的粗晶區(qū)微觀組織為大量馬氏體及貝氏體，貝氏體隨著環(huán)境壓力增大而增加。在高壓環(huán)境下，工藝參數(shù)、保護(hù)氣體對(duì)焊接接頭微觀組織的影響與在常壓環(huán)境下相同。
　　測(cè)定高壓GMAW焊接接頭的硬度、拉伸強(qiáng)度及夏比沖擊功。結(jié)果表明：焊接接頭的硬度分布規(guī)律基本相同，而混合氣保護(hù)的焊縫硬度有所降低；焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度大于母材；增大焊接熱輸入及保護(hù)氣中加入活性氣體均會(huì)降低焊接接頭的低溫沖擊韌性。而環(huán)境壓力對(duì)焊接接