文章编号：1002－025X(2019)09-0059-03
Sep.2019·工艺与新技术·59
X70大管径管线钢SMAW＋FCAW的焊接工艺
周培山，王查理，李
浩，陈松林
（西南石油大学，四川南充637000）
摘要：针对油气输配用X70管线钢，采用焊条电弧焊打底（SMAW），自保护药芯焊丝半自动焊（FCAW）填充、盖面，通过多次严格的工艺评定试验，确定了预热和层间温度以及合适的焊接工艺参数和焊接材料，并对焊接接头进行了外观检测、X射线探伤、力学性能试验。试验结果表明，焊接接头X射线探伤结果为Ⅱ级，焊接接头抗拉强度537MPa，冲击韧性焊缝区180J，热影响区219．6J，未见明显屈服，刻槽锤断试验所见缺欠量满足标准要求，试验拟订的焊接工艺方案对于X70钢管对焊是可行的。关键词：X70；管线钢；SMAW；FCAW；焊接工艺中图分类号：TG444.1；TG444.2
文献标志码：B
DOI:10.13846/j.cnki.cn12-1070/tg.2019.09.016
天然气运输的常用钢种。现有许多应用于石油天然
0前言
全球绝大部分的石油与天然气都是依赖于管道
气运输行业的X70抗大变形直缝埋弧焊管被开发出来，并得到了应用［1－2］。而在查阅多方资料后，确定目前针对X70对接向下焊工艺效果较好的是用纤维素型焊条的SMAW作为根焊，用FCAW作为填充和盖面，因此，本试验确定焊接方法为纤维素型焊条的SMAW作为根焊，FCAW作为盖面
［3－10］
运输，然而普通的材料并不能满足石油天然气运输对管道大直径的要求，需加大壁厚使成本升高，在这样的情况下，开发管线钢成为必行之事，X70具有良好的低温力学性能与低温韧性，因而成为石油
收稿日期：2019-04-26
基金项目：南充市校科技战略合作专项（18SXHZ0013）
。而X70
对接焊易出现氢致开裂，查阅相关文献后选择了合适的预热温度与层间温度来防止氢造成的危害［11－13］。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!以上工艺方法的研究可以很好地避免转向架的
无咬边缺陷产生
焊接缺陷，提高了转向架焊接的稳定性，减小了车间的返修量，降低了生产成本，解决了生产过程中
无铁液下坠产生的缺陷
图5
采取措施后的焊缝形貌
的瓶颈问题，为类似结构的焊接提供了借鉴。
参考文献：
3结论
针对80B型地铁转向架横梁管与电机吊架底板
［1］陈经纬，樊亚斌，付瑶，等．板管T型接头自动化焊接工艺开
发［J］．电焊机，2018（3）：153-155．［2］付
瑶，樊亚斌．IGM焊接机器人在转向架横梁组成生产中的应
焊接过程中焊缝缺陷的问题，通过优化焊枪姿态、焊接工艺参数，以及对道间温度的控制，防止了焊接缺陷的产生，得出以下结论：
（1）焊接此类结构，打底层、填充层、盖面层的焊接工艺参数需要多次优化与试验。
（2）不同梯度的焊接道间温度，保证了焊缝熔合质量。
用［J］．金属加工，2017（6）：13-15．
［3］樊亚斌，毕越宽．SW－220K横梁组成机器人焊接变形原因分析
与控制［J］．金属加工，2017（10）：26-28．
作者简介：刘洋（1983—），男，河北张家口人，硕士，高级工程师，主要从事轨道车辆设计、焊接工艺、焊接体系管理等工作，已发表论文2篇．
60·工艺与新技术·焊接技术第48卷第9期2019年9月
本文针对石油天然气输配所用大直径管线钢管mm）进行工艺试验，试验采用SMAW打底，FCAW
填充、盖面，选择根焊设备为下降外特性的直流弧焊电源，选择填充、盖面焊设备为平外特性的直流弧焊电源。笔者经过反复焊接工艺性试验，优选
X70对接焊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。
11．1
工艺试验试验方法及材料
试验选用珠江某钢管厂生产的X70（准711mm×10
表1
钢号/牌号
E6010（准4．0mm）焊条、E71T8－Ni1J（准2．0mm）
焊丝作为焊接材料，其化学成分及力学性能分别见表1和表2。
（％）
X70钢管及焊材化学成分（质量分数）S0．0010．0060．003
Cu0．021
—
C0．0600．1120．037
表2
Si0．2000．1100．002
Mn1．5900．4400．790
P0．0070．0130．007
Ni0．010
——
Cr0．030
—
Al0．027
—
Ti0．015
——
Nb0．061
——
V
——
Mo
——
Ni
——
X70E6010E71T8－Ni1J
0．0170．0180．7500．0010．0040．880
X70钢管及焊材力学性能
抗拉强度
1．3
温度/℃
平均冲击吸收功/J
焊接要求及工艺参数
采用单道焊，焊接方向采用下向焊，焊接层数
钢号/牌号
屈服强度
/MPa554390425
/MPa639504501
伸长率（％）
X70E6010E71T8－Ni1J
30．523．031．3
－20－30－40
15447295
4～5层，余高小于1．6mm，局部不超过3mm且长度
不大于50mm，盖面焊缝宽度每侧比外表面坡口增加1．0～2．0mm；试件下料采用氧乙炔火焰切割，再用机械方法去除热影响区余量；每层需要2名焊工，完成根道焊至开始第2焊道时间间隔≤10min；采用火焰加热，预热温度100～150℃，控制层间温度为
1．2焊接准备及坡口形式
工艺评定试验采用手工组对方式，采用肋板固
定的方法将试件水平固定。采用机械方式加工坡口，坡口形式及尺寸如图1所示，对口间隙2．0～
3．0mm，钝边1．0～2．0mm，坡口角度55°～65°，错
边小于1．0mm。
55°~65°
100～150℃，当层间温度超标时，应让其自然冷却至
规定值，环境风速≤8．0m/s，环境温度6～7℃，空气相对湿度73%～74％。焊前通过角向砂轮机将坡口两侧50mm内可能影响焊接质量的油污、铁锈、氧
10化层及其他污物清理干净；焊道清理干净后方可进
1.0~2.0行下一层焊接，相邻焊层引弧点应相互错开，自保护药芯焊丝半自动焊时其伸出长为15～25mm，通过多次工艺试验，优选焊接工艺参数见表3。
表3
焊接工艺参数
焊接时间
送丝速度·/（cmmin-1）
—
平均焊接速度
·/（cmmin-1）
热输入
·/（kJmm-1）
预热、层间
温度/℃
2.0~3.0
图1
坡口形式
焊道根焊填充焊填充焊立填焊立填焊盖面焊
焊材牌号
焊条直径
/mm422
电源极性
焊接电流电弧电压
/A60～80180～220200～250200～250180～230180～240
/V26～3317～1917～1917～1917～1917～19
E6010DC－DC－DC－DC－DC－DC－
23′18″14′13″16′24″4′48″5′12″20′16″
9．615．713．69．89．811．0
0．98～1．651．17～1．601．50～2．092．08～2．911．87～2．671．67～2．48
＞100100~150100~150100~150100~150100~150
190.5~215.9（75～85）190.5~215.9（75～85）230.2~228.6（80～90）230.2~228.6（80～90）230.2~228.6（80～90）
E71T8－Ni1J222
缝宽度13．0～15．0mm，焊缝余高差0．5mm，焊缝宽
2外观及无损检测
外观检测结果见表4，焊缝余高0．5～1．0mm，焊
度差2．0mm，咬边深度＜0．5mm，咬边长度＜15mm，错边量＜0．5mm，背面余高0．5～1．5mm，无裂纹、未
WeldingTechnologyVol．48No．9Sep.2019熔合、表面气孔、表面夹渣、有害焊瘤、背面凹坑缺陷。依据JB/T4730．2—2005标准，经X射线探伤，结果为Ⅱ级，检测结果如图2所示，满足技术要求。
表4
焊接试样外观检测结果/mm
焊缝余高
余高差
焊缝宽度
宽度差
咬边深度
咬边长度
错边量
0．5～1．0
0．5
13．0～15．0
2．0
＜0．5
＜15
＜0．5
背面余高
裂纹未熔合表面气孔
有害焊瘤
背面凹坑
表面夹渣
0．5～1．5
无
无
无
无
无
无
图2
X射线探伤图
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、刻槽锤断、冲击性能试验。试验结果表明，焊接接头未见明显屈服，抗拉强度为537
MPa，焊缝中央拉断，在断面上有尺寸在技术要求限
制范围内的小气孔；采用180°弯曲角度对试件进行面弯、背弯试验，面弯未见缺陷，背弯试验中1组试件开裂2．8mm，但在技术要求限制范围内，试件全部合格；刻槽锤断试验中1组试件出现2mm夹渣，但在技术要求限制范围内，试件合格；冲击试验采用V形试样，试验温度－20℃，试样尺寸7．5
mm×10mm×55mm，试验结果如图3所示。
500247
400
222
J190
/功收300吸212
击冲200150
178
100焊缝区
热影响区
0
1
2
3
图3
焊接接头冲击值
4结论
上述各项试验结果充分说明，本试验在严格按
照焊接技术要求下进行，焊接接头各项指标合格，所选择的焊接工艺参数合理。试验拟订的焊接工艺方案对于油气输配用钢管X70对焊是可行的。
·工艺与新技术·61
参考文献：［1］席敏敏，牛
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作者简介：周培山（1984—），男，黑龙江人，硕士，副教授，国际焊接工程师，主要从事管线钢焊接工艺研究工作.
Ⅱ·英文标题、摘要及关键词·焊接技术第48卷第9期2019年9月
versityofScienceandTechnology，Qingdao266590，Shandongpro.，China）P21－24
Abstract：TheFe－Mn－C－AlTWIPsteelwasweldedbylaserweldingwithoutaddingamorphousribbonandNi－basedamorphousribbon．Themicrostructureandmechanicalpropertiesoftheweldwereanalyzedundertwoweldingconditions．TheresultsshowedthattheweldedjointofTWIPsteelhadnoobviousheataffectedzone，andthegrainofweldattheweldofaddingamorphousalloywasfinerthanthatoftheweldwithoutaddedamorphousalloy，thehardnessoftheweldedjointofbothweldedjointwashigherthanthatofthebasemetal．Elementdiffusionoccurredattheweldoftheamorphousribbon，andthehardnesswashigherthanthatoftheweldwithouttheamorphousribbon，duringthestretchingprocess，theweldedspecimenwithouttheamorphousalloywasbrokenattheweld，andtheamorphousalloywasadded．Theweldedspecimenwasbrokenatthebasemetal．Keywords：TWIPsteel，laserwelding，Ni-basedamorphousribbon，weld
MicrostructurefastevolutionofIMCphasesonthesurfaceofSn－58Bi/CuinterfaceduringsolidstateagingLISu-jie，ZHOULi-li，LITian-yang，WUXu-lei，WANGXiao-jing
（JiangsuUniversityofScienceandTechnology，Zhenjiang212003，Jiangsupro．，China）P27－31
Abstract：ThemicrostructureevolutionofInterfacialCompound（IMC）phasesonthesurfaceofSn－58Bi/Cuinter-faceaftersolidagingfor0day，1day，3daysand5daysat120℃hadbeenobserved．ItwasfoundthatthereweretwotypesofmicrostructureoftheIMCs．TheIMCsnearthesolderregionwerelargeandtight，whiletheoneclosetocopperwassmallandloose，showingaparticle-likestructure．TheIMCsgrewveryfastatthefirst0～3days，beingregardedasaCu6Sn5controlledgrowingprocess．Andthegrowthrateturnssloweraftersolidstateagingfor3～5days，whichwasthoughttoaprocessthatconsumingCu6Sn5formedCu3Sn．
Keywords：Sn－Bialloy，interface，compound，microstructureevolution，aging
ResearchonweldingtechnologyofF92/12Cr1MoVdissimilarsteelXUYuan，RENXiao，WANGZi-qi，JIAJun-yang
（InstituteofManufacturingTechnology，ShanghaiPowerEquipmentResearchInstituteCo．，Ltd，Shanghai200240，China）P49－52
Abstract：InviewofthewideapplicationofF92steelforgingsand12Cr1MoVsteelinsupercriticalandultra-super-criticalboilerboilers，itwasinevitabletomeetF92/12Cr1MoVdissimilarsteelweldinginengineering．Themi-crostructureandmechanicalpropertiesofthejointofhighmatchF92/12Cr1MoVdissimilarsteelwerestudiedbyop-ticalmicroscope，tensileandimpacttestingmachineandVickershardnesstester．Theresultsshowedthatthejointhadstablemicrostructureandexcellentmechanicalpropertieswiththehighmatchfillingmaterialandelectrodearcwelding．Theweldedjointhadhigherstrengththanthebasemetalof12Cr1MoVandtheweldzonehadbetterimpacttoughnessandsuitablehardness．Themicrostructureoftheweldzone，theHAZclosetotheF92sideandthebasematerialsofF92weretemperedsorbite，whilethemicrostructureoftheHAZclosetothe12Cr1MoVsideandthebasemetalof12Cr1MoVwereferrite＋pearlite．
Keywords：F92，12Cr1MoV，dissimilarsteelwelding，weldingtechnology，temperedsorbite
ResearchonweldingprocessofSMAW＋FCAWforX70largediameterpipelinesteelZHOUPei-shan，WANGCha-li，LIHao，CHENSong-lin
（SouthwestPetroleumUniversity，Nanchong637000，Sichuanpro．，China）P59－61
Abstract：ForX70pipelinesteelforoilandgastransmissionanddistribution，manualarcweldingprimer（SMAW）andself-shieldedfluxcoredwiresemi-automaticwelding（FCAW）wereusedtofillthesurface．Throughseveralstrictprocessevaluationtests，preheatingandinterlayertemperatureweredeterminedandsuitableweldingparametersandweldingmaterials，andtheappearanceoftheweldedjoint，X-rayinspection，mechanicalpropertiestestwerecarriedout．ThetestresultsshowedthattheX-rayflawdetectionofweldedjointwasGradeII，thetensilestrengthofweldedjointwas537MPa，theimpacttoughnessweldzonewas180J，andtheheataffectedzonewas219．6J．Noobviousyieldingwasobserved．Thedefectinthegroovedhammertestweresatisfied．Accordingtothestandardrequirements，theproposedweldingtechnologyplanwasfeasiblefortheX70steelpipebuttwelding．Keywords：X70，pipelinesteel，SMAW，FCAW，weldingtechnology
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