油气输送用ERW钢管焊缝质量影响因素及缺陷无损检测工艺的研究
ERW钢管是应用于油气输送管线的一种常用钢管类型。我国ERW钢管生产、检验技术水平相对较低，主要表现在焊缝质量控制不稳定、缺陷检测水平相对较低等方面。
本课题通过试验，对影响ERW钢管焊缝力学性能质量的相关因素进行了研究，系统地分析了影响焊缝力学性能的各相关因素，提出了改善焊缝力学性能的措施。
通过研究发现，ERW钢管力学性能尤其是韧性性能受焊接功率、焊接速度、成型开口角度、挤压量、热处理工艺、板边加工质量、原材料性能和组织等因素影响，且焊接功率、焊接速度、开口角度等因素之间有相关联系。对于壁厚14.0mm钢管，在采用开口角为4～7°、挤压量为4mm、焊接速度为15m/min、焊接功率为680Kw、热处理温度为960℃时，生产出了焊缝冲击功高、组织均匀、性能稳定的ERW钢管。
本课题通过试验，对影响ERW钢管焊缝沟腐蚀敏感性的因素进行了研究，结果表明ERW钢管焊缝沟腐蚀敏感性与母材化学成分、焊缝组织、流线角度、亮线宽度有关。
通过研究得出，要达到高质量的焊缝力学性能及较低的焊缝沟腐蚀敏感性，应该采取的措施有：
①原材料质量控制：尽量降低C、S、P含量，增加适量的Cu，严格控制Mn/Si的比例，母材组织应无偏析且夹杂物少，钢卷板边质量良好；
②合理选择开口角度θ、焊接速度V、挤压量、焊接功率和热处理温度。开口角度在4～7°为宜，热输入功率增大时，应相应提高Vθ乘积值；
③将焊缝流线角度控制在50～70°，焊缝亮线宽度控制在0.15mm内；
④控制板边加工质量和成型质量，板边应无错边、毛刺、局部变形，推荐采用铣边。
针对钢管缺陷无损检测，本课题从焊缝检测工艺、焊缝检测灵敏度对比试块、焊缝检测探头的选择、管体缺陷检测工艺等几个方面进行了分析和讨论，优化设计出相关的检测工艺和方法，通过钢管实物检测验证得到了良好的效果。优化设计的各检测工艺和方法如下：
①焊缝检测采用4组斜探头、1个直探头的检测工艺：其中3组斜探头检测焊缝纵向缺陷，分别检测钢管壁厚的上部、中部及下部；1组斜探头检测焊缝横向缺陷；直探头位于焊缝上进行焊缝毛刺状况监控；
②焊缝检测用灵敏度对比试块为不同位置加工有N5内刻槽、N5外刻槽、φ1.6mm竖通孔、φ1.6mm横向钻孔的对比试块；
③焊缝检测斜探头参数选择时应合理选择K值和晶片尺寸；提出了适应于大曲率钢管焊缝检测的曲面探头的制作方法；针对手工超声波探伤，提出了一种简便的毛刺回波和缺陷回波的识别方法；
④管体分层检测应优选钢管离线分层检测的工艺方式；使用不同聚焦深度的聚焦探头，使用加工有不同人工反射体的灵敏度对比试块(多个φ6mm平底孔，深度分别为1/2WT、1/4WT、3/4WT)。
油气输送管线;ERW钢管;焊缝质量;焊缝检测
西安石油大学
硕士
机械工程
高惠临;冯耀荣
2008
中文
TE973.3;TG115.28
63
2010-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）