16Mn无缝钢管焊接工艺和性能研究
目前,随着酸性气田的开发,输气管线面临着越来越苛刻的腐蚀环境。很多输气管道由于腐蚀严重而造成失效,甚至会引起爆炸,威胁人身安全,污染环境,后果非常严重。随着钢管制造业的迅速发展,16Mn无缝钢管复合钢管因其具有碳钢或合金钢的力学性能,又具有16Mn无缝钢管的耐蚀性等优点,得到了广泛运用。
然而,由于16Mn无缝钢管的两种材质具有不同化学成分和物理性能,在焊接过程中,很容易造成熔合区C的扩散和合金元素的稀释,引起焊接接头性能恶化,影响焊接质量。这使得不锈钢复合钢管焊接及焊后热处理等变得复杂,给现场焊接施工增加了难度。
本研究采用了一种基层及内衬均适合的焊材ERNiCrMo-3,该焊材具有良好的塑性和韧性,也能保证过渡层的焊接质量。同时,为了保证16Mn无缝钢管焊缝的质量,采用了半自动TIG焊。试验结果表明:
(1)采用TIG堆焊预处理+氩气保护TIG对焊工艺获得的焊接接头性能评价结果表明:接头满足外观检查和无损检测要求;16Mn无缝钢管拉伸性能及冲击韧性满足相关标准的力学性能要求,接头处硬度与母材过渡平缓,尤其是堆焊预处理后的内衬16Mn无缝钢管,其熔合区和HAZ区硬度较小;焊接接头具有较好的耐晶间腐蚀及抗SCC开裂性能。
(2)在16Mn无缝钢管管端预制堆焊一层ERNiCrMo-3焊材,可以有效地防止在焊接不锈钢复合钢过渡层时,由于热膨胀和冷收缩速度的差异等原因导致裂纹的产生;防止过渡层金属中合金元素被碳钢稀释,对16Mn无缝钢管的过渡层起到了良好的隔离作用。