X65管線鋼高壓GMAW工藝研究.pdf

1、水下焊接對于海洋資源開發(fā)和設(shè)施維護具有重要意義。水下焊接具有成本和永久連接方面的優(yōu)勢。高壓干法能夠適應深水施工和在氣體環(huán)境下焊接的特點，是水下焊接中最具前景的方法。目前，我國海底管線系統(tǒng)多采用X65級管線鋼，且大部分管道已經(jīng)服役多年，即將面臨更換及維護問題，因此研究X65管線鋼的高壓熔化極氣體保護焊(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X65管線鋼采用不同工藝參數(shù)進行焊接試驗。對比分析焊

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

3、藝參數(shù)、保護氣體對焊縫成形的影響與常壓焊接時相同。針對X65管線鋼高壓干法GMAW焊接工藝，分別制定了對接接頭多層焊的打底、填充及蓋面焊道的工藝參數(shù)。
　　針對不同工藝參數(shù)、保護氣體成分對X65對接接頭焊縫成形、組織及性能的影響進行了研究。環(huán)境壓力對各層焊道的熔寬及厚度影響很小，工藝參數(shù)及保護氣體對其影響較大。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)、保護氣體對焊接接頭微觀組織的影響與在常壓環(huán)境下相同。
　　測定高壓GMAW焊接接頭的硬度、拉伸強度及夏比沖擊功。結(jié)果表明：焊接接頭的硬度分布規(guī)律基本相同，而混合氣保護的焊縫硬度有所降低；焊縫金屬的抗拉強度大于母材；增大焊接熱輸入及保護氣中加入活性氣體均會降低焊接接頭的低溫沖擊韌性。而環(huán)境壓力對焊接接