HFW钢管焊接质量的影响因素分析及应对措施李景学大港.ppt

HFW钢管焊接质量的影响因素分析及应对措施 作者：李景学 单位：华油钢管公司大港分公司 摘要 Abstract 本文指出了影响HFW钢管焊缝质量的主要因素：原材料、成型工艺、高频焊接工艺和热处理工艺，通过对相关实验结果的分析，指出如何在原料采购及工艺制订方面进行优化以便保证焊缝的质量。 This article state the main influence actor of HFW pipe seam quality : material、forming technology、high frequency welding technology and heat treatment technology .Through analysis of related test result ，author point out how to purchase the better material and perfect technology to ensure the seam quality. 前言 ERW钢管是利用电流的集肤效应和临近效应将管坯边缘迅速加热到焊接温度进行挤压、焊接而成。近年来，随着ERW焊管技术的发展，其应用的领域不断扩大，在石油管、汽车管、锅炉管等领域的应用越来越多。ERW管与无缝管相比，很明显的就是ERW管有一条焊缝，ERW钢管的性能在很大程度上取决于焊缝的质量，保证焊缝质量就成为ERW焊管工艺的最关键的问题。 根据笔者的学习总结和经验积累，影响焊缝质量的因素是非常复杂，但主要包括以下四个方面： 1）原材料 2）成型工艺 3）高频焊接工艺 4）热处理工艺 在焊管生产中，只有全面防止所有可能影响焊接质量的因素，才能得到高质量的焊缝，以下对上述四个方面进行探讨并提出解决的建议，希望对相关技术人员有所参考。 1.原材料 原材料是影响焊缝质量的首要因素，原材料的化学成份、偏析、夹杂、带状组织、镰刀弯、板边毛刺均能影响焊缝质量。 1）化学成分 低C、低S、P的原材料对焊缝质量有利，日本新日铁公司认为S含量应控制在0.002%以下，国内普遍认为S含量控制在0.01%以下，P含量控制在0.02%足以满足一般的焊接要求。根据使用条件的不同原料的质量水平也要求相应的变化，如为防止应力腐蚀破坏,某些管线钢要求S含量低于0.002%，P低于0.02%，C不大于0.1%, Mn不大于1.50%,同时进行Ca化处理,通过微合金化与控轧、控冷使晶粒细化,限制带状组织。 图1 显示了 S含量对焊缝质量的影响。 应根据使用条件的不同，对原材料的S、P含量提出适当的要求。 除了控制S、P含量，原材料中Mn/Si比例也颇为重要，根据我们的经验Mn/Si应≥5，这样可以使焊接时氧化物易于排出，否则易于形成灰斑缺陷。参见图2 Mn/Si比例与夹杂物裂纹指数的关系（1）。 石油套管和管线管对于碳含量的要求是不同的 对石油套管，碳含量应控制在0.16%以上，对管线管碳含量应在0.16%以下，这是因为这两种钢管后续加工方式的不同，对于石油套管来讲，除了保证焊接性能，还要兼顾后续的车丝加工，上卸扣试验，适当增加碳含量，由于钢材的抗拉强度对碳含量更敏感，通过提高碳含量的方式可以更大幅度提高抗拉强度，而屈服强度增加有限，这样材料的屈强比就会降低，有利于减轻车丝粘刀，减轻上卸扣时的粘扣现象。而管线管用低碳含量的原料更有利于提高钢管的冲击韧性，提高焊缝的质量。 因此应因此根据钢管的用途不同，在采购板卷原料时对化学成分的要求进行调整，是保证焊管质量的首要条件。 2）夹杂物和带状组织 如果夹杂或带状组织处于焊缝部位，将造成疲劳强度、冲击韧性等关键指标大幅下降，带状组织对焊缝冲击韧性、压扁性能有很大的影响。 夹杂物过量容易在焊缝热影响区富集，从而在焊缝区产生脆性相，形成裂纹源引起开裂。如图3、图4 图4 原材料存在的氧化铝夹杂物（放大倍数100x） 带状组织同样严重影响钢带的质量，带状组织是指沿钢材轧制方向形成的，以先共晶铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此堆叠而成的组织形态，而经过高速热轧和低速冷却过程的钢中都会产生由铁素体和珠光体组成的带状组织。对直径244.5钢级J55的套管进行的90°压扁试验可以说明带状组织对焊缝质量的影响是明显的。 带状组织对压扁试验的影响 目前的热轧带卷都采用控制轧制工艺，正常组织为铁素体（F)+珠光体(P)，铁素体晶粒沿轧制方向被拉长，被拉长的铁素体晶界分布着细长的碳偏析带（其中可能存在Mn，P,S等偏析）——珠光体组织，偏析带上Mn，P,S含量是平均碳含量的3～7