FCAW-S 工艺条件下X80 环焊接头性能及安全运行影响因素研究*

齐丽华， 王 磊， 高雄雄， 王 磊， 陈越峰， 杨耀斌

（1. 中国石油集团石油管工程技术研究院， 西安 710077； 2. 石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室， 西安 710077； 3. 国家管网西部管道公司， 乌鲁木齐 830013）

0 前 言

2013 年底， 我国建设的石油天然气长输管道总里程已达10 万km。 近20 年来， 随着天然气消费量的快速增长， 我国管道建设高速发展，油气输送管线用钢的强度等级和管径逐渐增大，管道输送压力逐渐提高， 这些都对管道现场焊接技术提出了新的挑战[1-3]。 目前， 国内X80 在役管道工程主要采用自保护药芯焊丝半自动下向焊接方法[4-6]， 根焊一般采用碱性低氢E7016 或STT/RMD ER70S 焊材， 填充和盖面焊接采用E81T8-Ni2 焊材。 这种焊接方法的特点是热输入大， 半自动焊接人为因素影响较多， 焊缝性能离散度大， 较易出现焊缝低韧性的脆性断口[7-8]， 且药芯焊丝的焊缝金属强度低于同级别的管材强度。 因此， 在整个环焊接头匹配和焊材匹配方面需要慎重考虑和选择。 天然气管道运行过程中， 环焊接头需要承受工作应力、 焊后残余应力、 土壤约束应力、 组对应力以及山体滑坡、 地陷、 冻胀或水域引起的外部载荷等， 环焊接头运行的安全性和韧性要求一直是油气管道建设单位和运行单位重点关注的问题。 本研究从FCAW-S 焊接工艺的环焊接头性能特点、 土壤约束应力测试和管道服役受力建模等方面综合分析， 得到该工艺条件下管道服役安全性的影响因素， 对提高管道工程环焊缝质量及管道建设和安全运营具有重要的意义[9-10]。……