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                      在線焊接不銹鋼管燒穿、氫致開裂等問題的解決方案

                      來源:小編 發布時間:2021-07-26 次瀏覽

                      不銹鋼管在線焊接過程中存在很多質量問題。例如,焊縫錯位和咬邊,焊縫不夠寬。不銹鋼管燒穿和氫氣開裂是國內外學者研究的重點。國際管道研究協會(PRCI)為不銹鋼管的在線焊接問題提供解決方案,如打磨、套管和補焊。

                      (1) 燒穿

                      在在線焊接過程中,當熔池下無熔融金屬的瞬態殘余強度低于管內壓力時,管壁焊接不穩定,導致介質泄漏。泄漏的石油和天然氣會爆炸并危及操作員的安全。使用低氫焊條進行焊接并控制熱輸入水平可產生最小穿透深度并降低燒穿的可能性。

                      國內外研究人員主要對不銹鋼管的發生條件和燒穿預測進行了研究。

                      在國外,PCI公布的《管道維修手冊》燒穿預測有更詳細的研究。 PRCI 表示,它使用低氫焊條進行焊接,以防止不銹鋼管燃燒。使用時不會發生焊接。如果焊池下方的未熔化區域被加熱到足夠的溫度(遠高于982C),即使在低管道壓力下也會發生燒穿。因此,減壓在防止燒穿方面相對無效。美國BMI和EWI研究所進行了一系列在線焊接和安裝分配管道測試,發現焊縫熔深臨界溫度為980C,并開發了預測管道內襯溫度的軟件。在線焊接。加拿大RJ Belanger等人的一項研究發現,不銹鋼管內的壓力與燒穿的可能性呈正相關,在臨界壓力下,內壁溫度仍在規定范圍內,因此不夠準確。決定是否此外,F. Ramos 等人[3] 認為可以通過綜合考慮管道內壁溫度和HAZ 硬度來預測燒穿。管道的壁厚也可以預測是否會發生燒穿。 PRCI 認為壁厚為6.4mm 或更大將顯著降低燒穿的機會。 ASME 對氣體管道燒穿進行了研究[4],研究表面管壁的厚度與氣體流速和管內壓力有關。安全壁厚(最小壁厚)在管道一定的內壓下隨著氣體流量的增加而減小,而不銹鋼管的安全壁厚(最小壁厚)則隨著管道內壓的增大而增大。管道以特定的氣體速度。 Cisilino等研究了輸氣管道腐蝕坑內套管修補管壁厚下限,發現允許套管修補焊縫的缺陷剩余壁厚下限增加。隨著流量的增加。

                      在韓國,Lin Quanhong 等人對五種不同的管線鋼在不同條件下進行了焊接實驗,結果表明燒穿概率與供應壓力呈正相關,與不銹鋼管壁厚呈負相關。顯示該測試還確定了12 kJ/cm 輸入熱量下的安全壁厚。對于有缺陷的管道,薛小龍通過多次變換得到管道的承載力和不銹鋼管道的剩余強度,進而估算燒穿概率。高強[8]比較了不同冷卻方式對燒穿的影響。水冷式水的導熱系數比空氣高,所以水冷式管內壁最高溫度低于風冷式,更難燃燒。李超文[9]對X70管線鋼在線焊縫燒穿不穩定性進行了研究,采用DNV-RP-F101方法計算了工作壓力上限,為防止燒穿提供了判據。

                      (2)氫氣裂解

                      隨著介質流從管壁散熱,焊縫冷卻速度增加,由此產生的氫致開裂現象稱為氫致開裂??刂朴蓺湟鸬牧鸦热紵щy得多。氫致開裂具有三個先決條件:焊縫中的氫、硬化趨勢和應力狀態。為了防止氫致開裂,不銹鋼管廠必須消除三個先決條件中的至少一個。如采用低氫焊接工藝,降低焊接氫含量。

                      國外已有關于氫致開裂的預防措施的研究。 EWI 在一些石油公司的資助下完成了在線焊接工藝研究,并發布了焊接工藝規范(WPS) 和工藝鑒定記錄(PQR)。 Phelps [10] 研究了氫致開裂的影響因素,發現:

                      回火焊道工藝可以在一定程度上改善焊縫的金屬組織,降低馬氏體的比例,減少氫致開裂的可能性。 B. A. Graville 認為,在線焊接中熱影響區的高應力是導致開裂的主要因素,多道焊工藝可以降低焊接殘余應力。 PRCI 《管道維修手冊》 描述了氫裂紋的形成和預防。研究表明,氫致開裂通常發生在應力集中的區域,例如焊縫或焊根。這是防止氫裂的第一步。是采用低氫焊條或低氫焊接工藝。也可以通過最小熱輸入、最小預熱溫度、回火珠沉積順序或以上三個規則的組合來防止氫的出現。焊縫中出現裂紋。 Michael Fox [12] 提出了一種降低外加應力的方法來控制氫氣開裂,體現在兩個方面,一方面,降低了套管安裝過程中的應力集中。套管和管道之間的間隙減小。)另一方面,應用適當的支撐和回填技術。

                      在韓國,王英用HAZ硬度來預測氫致開裂(硬度上限為350HV),首先根據母材的化學成分計算各相的硬度,再計算受熱影響的硬度。該面積是根據Blondean 公式獲得的。金海成研究了16Mn鋼管在線焊縫修復,并在實驗室條件下進行了焊接接頭金相和力學性能檢測。石油大學對16Mn管線鋼管在線焊接過程中焊縫的組織和性能進行了研究,發現由于流體介質的快速冷卻,焊縫出現貝氏體和氫致開裂。道焊,有人提出可以降低殘余應力,提高管道在線焊接質量。



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