X120管线钢高速埋弧焊用烧结焊剂的研制

摘要

管道运输作为一种大规模输送石油和天然气的运输方式，具有经济、安全和不间断的特点，管线钢进设的发展趋势是向长距离、大口径和高压力方向发展。在实际的焊接工况中，不仅要保证焊缝金属具有优异的焊接工艺性，更重要的是要提高焊接速度以及焊缝金属的强韧性。而烧结焊剂的选择决定了焊接速度和焊缝强韧性的提高，对于高等级管线钢而言，与之相匹配的烧结焊剂的研究仍然较少。因此，本课题的研究目标在于研制出和X120管线钢相匹配的烧结焊剂，并闸述焊剂成分与焊接工芝性之间的相互依存关系，初步总结出如何提高焊缝强韧性的方法，从而为后续生产X120高等级管线钢的焊接材料提出理论性依据。 本课题在研究CaF2-MgO-Al2O3-CaO-TiO2氟碱型烧结焊剂中，通过大量的试验数据发现：当悍剂碱度存1.6-2.2之间时，nJ-获得脱渣性良好的烧结焊剂，当脱氧剂SiFe的含量在2％时，可使悍道表现出明亮的金属光泽，焊接工艺性最好，麻点现象得到改善。同时，总结了烧结焊剂中各组分原料对脱渣性、稳弧性以及焊缝表面出现气孔等工艺性的影响。并利用DPS软件，将焊剂组分对焊缝成形的影响进行量化，并给出合理的数学模型，发现焊剂成分之间的交互作用对焊接工艺性有很大影响，其中CaF2与ZrO2的交互作用对焊缝成形的影响为负相关，与CaO的交互作用对焊缝成形的影响则为正相关，并且当CaF2与CaO的比例在2.2-2.8时，焊剂的稳弧效果最好，收弧阶段出现的弧坑也随之消失；当(MgO+CaO)/SiO2的比例小大于3时，可增强焊接熔池的脱硫能力，向焊剂中加入少量的TiO2，可改善熔渣流动性，从而改善焊缝成形。 存研究优化接头力学性能方面，MnO有利于提高熔浑和焊接速度，减少焊剂对气孔的敏感程度，当焊剂配方中加入MnO的含量控制庄6％左右，同时加入2％的稀土CeO2时，在高速焊接条件下，可使焊缝金属获得大量的针状铁素体和粒状贝氏体相混合的组织，且晶粒细小均匀；同时，也可有效抑制先共析铁素体的析出，从而有利于提高焊缝金属的冲击韧性。

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