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早期的管线钢一直采用C、Mn、Si型的普通碳素钢,在冶金上侧重于性能,对化学成分没有严格的规定。自60年代开始,随着输油、气管道输送压力和管径的增大,开始采用低合金高强钢(HSLA),主要以热轧及正火状态供货。这类钢的化学成分:C≤0.2%,合金元素≤3~5%。
随着管线钢的进一步发展,到60年代末70年代初,美国石油组织在API 5LX和API 5LS标准中提出了微合金控轧钢X56、X60、X65三种钢。这种钢突破了传统钢的观念,碳含量为0.1-0.14%,在钢中加入≤0.2%的Nb、V、Ti等合金元素,并通过控轧工艺使钢的力学性能得到显著改善。到1973年API标准增加了X70,1985年,API标准又相继增加了X80钢。
X80钢的化学成分(wt%)是:C 0.035;Si 0.25;Mn 1.84;P 0.013 ;Mo 1.84;Ni 0.33;Nb 0.065;Cr<0.02;V<0.02。X80钢添加有较多Mo,Ni,Nb等微合金元素,起到细化晶粒作用,在控制碳含量较低的情况下,可有效提高X80钢强度和韧性。
X80钢属于高度的洁净钢,通过形变强化而使材料具有很高的强韧性,因而该钢种对焊接加工提出了特殊要求,主要表现在:选择合适的焊接工艺来防止焊接热影响区的晶粒粗化、局部软化与脆化,实现焊缝金属的纯净化与晶粒细化,消除焊接缺陷,提高焊缝强度,确保焊接质量。
根据X80钢的性能和化学成分,目前开发出几种焊接工艺:
1、采用全自动焊工艺。
2、采用半自动焊根焊+自保护药芯焊丝半自动焊填充盖面工艺。
3、采用碱性焊条电弧焊根焊+自保护药芯半自动焊填充盖面工艺。
几种方法中全自动焊工艺施工效率最高,适用于平原及开阔地带的焊接施工;半自动焊方法效率次之,但适用于各种地形的施工,是目前主要的施工方法;焊条电弧焊根焊的工艺方法效率最低,在目前采用的大口径管线施工中仅用于地形特别受限处、连头施工或返修焊施工。
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