J507焊条在N80管线焊接中的应用探讨

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　　【摘要】针对管线在焊接过程中出现的延性断裂现象，本文以J507焊条在N80管线焊接为例，对其焊接性及焊条的选用原则进行了分析，并对焊接缺陷以及管线焊接注意事项进行了论述，以期为如何应对使用J507焊条焊接时出现的问题提供理论与实践参考。
　　【关键词】电焊工艺  J507焊条  N80管线  焊接应用
　　为压缩成本、挖潜增效，各单位在一些单井流程的维修换管、水暖盘管、大型货物架等都使用报废的管线做材料。报废的管线多为J55和N8O管线，此类管线在使用1422焊条焊接后，均有延性断裂现象出现，为此在焊接管线时，都普遍采用J507焊条焊接。以N80管线为例，本文主要结合自身工作实际就如何应对使用J507焊条焊接时出现的问题和注意事项作一简要探讨。
　　一、原理分析
　　（一）N8O管线焊接性分析
　　目前经常在采油厂生产中使用的管线J55、N80级占80%左右，尤其是N80级油井管用量最大，約占50%。N80管线是属于非调质钢的一种无缝钢管，非调质钢是在中碳锰钢的基础上加入钒、铌、氮等微合金化元素，利用控温轧制过程中的高温形变及随后的冷却，控制微合金化合物的析出，来产生晶粒细化作用，从而使钢强化。这类钢在轧制状态下的力学性能可接近或达到一般调质状态钢的力学性能水平。
　　从化学成分表里可以得到，N80管线含碳量为0.34～038%属于中碳钢（C<0.25%为低碳钢，C=0.25%-0.60%为中碳钢，C>0.60%为高碳钢），碳对焊接性及焊缝金属组织性能的影响主要表现在提高强度和硬度，但会使其焊缝金属的塑性、韧性下降，并随着含碳量的逐渐增加，其焊接性也越来越差
　　合金元素的增加，降低了焊接性，特别是增大了热裂倾向。而当碳C含量增加后，Mn也会降低钢材的焊接性。中碳钢焊接，由于钢材含碳量较高，焊接裂纹倾向增大，可选用低氢型焊条或焊缝金属具有较高塑性、韧性的焊条，而且大多数情况需要预热和缓冷处理。因此管线对焊接的要求比较高，应选用杂质含量较低且具有一定脱硫能力的碱性低氢型焊条。
　　（二）焊条的选用原则
　　焊条的选用须在确保结构安全、可靠使用的前提下，根据被焊材料的化学成分、力学性能、焊接结构特点、板厚、受力状态等等有针对性的选用焊条。当母材中碳、硫、磷等元素含量偏高时，焊缝中容易产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢型焊条。
　　通过以上综合分析，N80管线选用J507焊条焊接，能保证焊缝金属的化学成分的均匀度、强度、塑性和冲击韧性等力学性能与母材相匹配。
　　二、焊接缺陷分析
　　随着钢材强度和厚度的增加，热影响区脆化倾向增大熔合区的化学及物理不均匀性也更加严重。这不仅会影响接头的使用性能，还会导致生成严重的焊接缺陷。因此，对产品来说焊接质量往往取决于焊接接头熔合区的性能。
　　熔合区的化学不均匀性：造成化学不均匀性主要原因是焊缝与母材在化学成分上的差异。钢中的合金元素和某些杂质在液相中的溶解度不同，造成不平衡凝固过程，进而造成裂纹的产生。使用低氢型J507焊条焊接管线能保证焊接接头化学成分的等强度及均匀分布，最大限度地避免焊接裂纹的产生。
　　三、管线焊接注意事项
　　（一）焊前清理
　　用角向磨光机、锉刀、钢丝刷等工具将焊口表面及其附近20mm范围内的氧化皮、铁锈、油污的杂物清理干净。2焊接材料及焊接电源选用J507（E5015）焊条，焊条直径∮3.2mm，焊前须经350-400℃烘干1-2小时，然后放入焊条保温筒中备用。焊接电源应选用直流焊机。
　　（二）焊口组对
　　管子采用ⅴ形坡口，坡口加工现场可采用氧一乙炔焰进行切割。组对后，检查定位焊缝是否存在裂纹等缺陷，确认无缺陷后，将定位焊缝两端打磨成缓坡状。
　　（三）焊前预热
　　N80管线的预热温度为100℃-200℃C。当环境温度低于5℃以上时预热宽度为破空两侧各50mm，当环境温度低于5℃以下时，预热宽度增加，并控制层间温度（一般不能低于预热温度），以降低焊缝金属和热影响区的冷却速度，抑制马氏体的形成，提高焊接接头的塑性，减少残余应力。
　　（四）焊接工艺参数
　　所用焊接工艺参数如对口间隙、钝边、焊接电流等，尤其是焊接电流，不能过大或过小。过大时，易产生焊瘤、气孔和咬边等缺陷;过小时，容易产生夹渣、未焊透及未溶合等缺陷。电源的极性采用反接法，其特点是飞溅少，成形美观，不易产生气孔。
　　四、焊接质量验收
　　在管道焊接工程进行的整个过程中，所有的工作人员都应该将管道材料的质量、焊接过程的准确性、和焊接结果的验收作为质量的关键点进行关注.其中管线材料的质量是最大前提，只有保证所采购的管道材料是优质无残缺的才能保证整个工程系统顺利运行，质量是一切行动先决条件。而整个焊接的过程以及焊接结束后的验收工作则是整个工程顺利进行的必要措施.因为管道的焊接是一个庞大、系统的工程，所以在进行工艺制定时一定要非常的严谨细微，不能有任何安全隐患以及质量漏洞。也正是因为管道焊接系统相当的庞大所以质量验收工作只能做抽检验证，抽检就不能保证所有关键点都抽检到位，所以工作人员还应该将工作重点放在管道本身的质量保证以及焊接过程的质量监督上。
　　五、结束语
　　J55和N8O管线在使用1422焊条焊接后，均有延性断裂现象出现，特别是N80管线属于非调质钢的一种无缝钢管，非调质钢是在中碳锰钢的基础上加入钒、铌、氮等微合金化元素，利用控温轧制过程中的高温形变及随后的冷却，控制微合金化合物的析出，来产生晶粒细化作用，从而使钢强化。合金元素的增加，降低了焊接性，增大了热裂倾向，因此管线对焊接的要求比较高，应选用杂质含量较低且具有一定脱硫能力的碱性低氢型焊条。在对该类管线进行焊接时，应做好焊前清理、焊口组对、预热等工序，并确保科学的焊接工艺参数。
　　参考文献：
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　　[2]靳海成 等.16Mn 管线钢管焊接修复的研究[J].焊管，2015，28（4），12-15.
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