??? 如何提高ERW鋼管焊縫沖擊韌性是制管技術(shù)中的一大難題。在大量生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上分析了影響ERW直縫電阻焊鋼管焊縫沖擊韌性的各種因素。指出,為了進(jìn)一步提高焊縫的沖擊韌性,滿足長(zhǎng)輸管線對(duì)ERW鋼管提出的高韌性要求,需要從控制原材料鋼卷質(zhì)量入手,結(jié)合制管工藝,加強(qiáng)成型、焊接及焊后在線熱處理的質(zhì)量控制。
1? ERW鋼管焊縫沖擊韌性的特點(diǎn)
??? ERW鋼管的焊接工藝是采用高頻電流產(chǎn)生的集膚效應(yīng)原理把熱軋卷板邊緣進(jìn)行加熱至熔融狀態(tài),再通過(guò)機(jī)械擠壓方法進(jìn)行焊接。通過(guò)此工藝生產(chǎn)的鋼管其焊縫中心會(huì)出現(xiàn)一條白色熔合線,熔合線兩側(cè)的熱影響區(qū)會(huì)產(chǎn)生由中部向內(nèi)外表面方向延伸的金屬流線。由于ERW鋼管是采用母材作為焊接材料,因此其焊縫的性能與母材的性能有較大關(guān)系。普通材料中，焊縫與母材的夏比沖擊試驗(yàn)吸收能量值差異很小。相反在高韌性材料中則有較大差別,焊縫沖擊韌性明顯劣于母材，但明顯優(yōu)于普通材料的焊縫。由此可知ERW鋼管焊縫中心的沖擊韌，即使采用高韌性材料，雖然焊縫的韌性得到提高,但也不能徹底改善焊縫中心的沖擊韌性。
2 焊縫沖擊韌性的影響要素
??? 影響焊縫沖擊韌性的主要因素有:? （1）原材料的理化性能（2）原材料的晶粒度及非金屬夾雜物（3）焊縫熱處理?xiàng)l件（4）成型條件（5）焊接條件
2.1 原材料的理化性能
??? ERW鋼管是采用母材作為焊接材料,因此原材料的理化性能直接決定了焊縫的理化性能。為了研究不同化學(xué)成分材料, 其母材及焊縫沖擊性能受化學(xué)成分變化的影響,采用兩種不同化學(xué)成分的材料制成鋼管后進(jìn)行夏比沖擊試驗(yàn)。為了排除制管過(guò)程對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,所有試樣性均進(jìn)行正火處理。
2.2? 原材料的晶粒度和非金屬夾雜物
?? ERW鋼管在焊接過(guò)程中,由于機(jī)械加壓作用，在焊縫兩側(cè)的熱影響區(qū)會(huì)產(chǎn)生由鋼板中部向內(nèi)外表面方向延伸的金屬流線,靠近焊縫中心的金屬流線的方向基本與熔合線平行并與熔合線重合。金屬流線是鋼板熱軋時(shí)沿軋制方向延伸的帶狀組織和夾雜物,金屬流線的粗細(xì)與原材料的晶粒度越大或非金屬夾雜物越多,則金屬流線越粗越明顯。當(dāng)非金屬夾雜物較多且呈不均勻分布時(shí),母材偏析嚴(yán)重。高頻焊接時(shí),在擠壓輥的擠壓力作用下,偏析帶內(nèi)的大量非金屬夾雜物會(huì)沿著金屬流線進(jìn)入到焊接熔合區(qū),從低倍熱酸試樣可以明顯看到偏析線以一定的角度交匯于熔合線。在這種情況下,將會(huì)嚴(yán)重降低焊縫的沖擊韌性,使
沖擊吸收功大大降低。因此,在原材料鋼卷冶煉、軋制階段應(yīng)采取措施減少夾雜物,并細(xì)化晶粒,在制管過(guò)程中也應(yīng)對(duì)金屬流線上升角進(jìn)行合理控制,一般要求金屬流線與熔合線的夾角控制在25~45度,最好上下左右能基本對(duì)稱。
2.3? 焊縫熱處理?xiàng)l件
??? 焊縫及熱影響區(qū)的金屬流線可以通過(guò)熱處理方法進(jìn)行消除。為研究在同一條件下焊接,經(jīng)熱處理和不經(jīng)熱處理的兩種焊縫試樣的沖擊韌性的差異,分別取兩組試樣,一組經(jīng)過(guò)熱處理,金屬流線基本消失,另一組不經(jīng)熱處理,有明顯的金屬流線。焊縫熱處理工藝是對(duì)焊縫再次加熱,將焊接時(shí)形成的硬化組織改善成適當(dāng)組織,細(xì)化晶粒。但如何控制熱處理溫度,才能達(dá)到細(xì)化晶粒,改善焊縫韌性的目的。據(jù)國(guó)外有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),焊縫在正火處理溫度區(qū)域Ac3+ 50?? ~Ac3+ 150?? 之間加熱,可望得到微細(xì)鐵素體+珠光體組織,改善合。焊縫韌性。焊縫熱處理溫度與焊縫韌脆轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系關(guān)于熱處理?xiàng)l件的其中一個(gè)重要因素就是水冷開(kāi)始溫度。鋼管焊縫經(jīng)過(guò)熱處理加熱后,要經(jīng)過(guò)一段長(zhǎng)距離的空冷,為了縮短空冷段的距離及防止定徑后的鋼管變形,在進(jìn)入定徑前要對(duì)鋼管進(jìn)行水冷。
??? 關(guān)于熱處理?xiàng)l件的其中一個(gè)重要因素就是加熱后的保溫時(shí)間。在線焊縫熱處理與在熱處理爐中??? 整體加熱不同,它有兩個(gè)特點(diǎn): 一方面,它是通過(guò)中頻感應(yīng)加熱，加熱速度快，管壁方向的溫度不均勻：另一方面，它是采用局部加熱，冷卻速度快，在熱處理溫度下產(chǎn)生的Y晶粒少。這兩個(gè)問(wèn)題可采用兩臺(tái)或多臺(tái)中頻熱處理機(jī)進(jìn)行連續(xù)加熱方式解決。這種方法即可以使管壁方向的溫度均勻一些，又能可以使保溫時(shí)間延長(zhǎng)。但要增加設(shè)備投資，還要考慮空冷段的是否夠長(zhǎng)，能否滿足水冷開(kāi)始溫度不能太高的要求。
2.5? 焊接條件
??? 高頻焊機(jī)一般為自動(dòng)焊機(jī),可自動(dòng)根據(jù)焊接溫度及焊接速度控制焊接功率的輸出,因此焊接時(shí)只要控制好擠壓量、焊接速度、焊接區(qū)V型開(kāi)口角等要素,即可很好地控制焊接質(zhì)量。
（1）擠壓量
??? 控制擠壓量的方法,就是調(diào)整擠壓輥的擠壓力。增大擠壓輥的擠壓力,可增加擠壓量,有利于氧化物及夾雜物的排出,提高焊縫的沖擊韌性。但是如果擠壓量過(guò)大，也有害處。首先，擠壓量過(guò)大會(huì)使焊點(diǎn)偏離擠壓輥中心，兩這提前接觸，到擠壓輥中心時(shí)，焊接點(diǎn)的溫度已降低，不易排出氧化物和夾雜物。其次，擠壓量過(guò)大時(shí)，需要輸出的焊接功率會(huì)增大，如果輸出的焊接功率不足，則焊接溫度不夠，形成冷焊。擠壓量應(yīng)控制在0.4~0.6t為宜。另一方面,擠壓量的大小也可以從金屬流線與熔合線的夾角大小反映出來(lái)。金屬流線與熔合線夾角小,說(shuō)明擠壓量大;金屬流線與熔合線夾角大,說(shuō)明擠壓量小。
(2)焊接速度
? 提高焊接速度,有利于焊接溫度的穩(wěn)定,但焊接速度受設(shè)備能力的限制,包括成型機(jī)功率及高頻焊機(jī)功率。不能無(wú)限提高,應(yīng)在允許的范圍內(nèi)選擇最高速進(jìn)行焊接。
(3)焊接區(qū)V型開(kāi)口角
V型開(kāi)口角大小的選擇與材料強(qiáng)度、厚度及 焊接擠壓量有關(guān),一般為3~6。材料越薄,強(qiáng)度越低,焊接擠壓量越大,應(yīng)選擇較大的開(kāi)口角,否則應(yīng)選擇較小的開(kāi)口角。最理想的V型開(kāi)口角,應(yīng)使焊接點(diǎn)盡量靠近擠壓輥中心處,這樣才有利于氧化物及夾雜物的排出,改善焊縫沖擊韌性。
3? 結(jié)論
???? 通過(guò)對(duì)影響ERW鋼管焊縫沖擊韌性的基本要素的分析,可以發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)實(shí)踐中合理控制各 相關(guān)因素的最終目的都是為了減少焊縫的氧化物及夾雜物,細(xì)化晶粒,從而改善沖擊韌性。生產(chǎn)沖擊韌性要求較高的ERW鋼管時(shí),應(yīng)從原材料、成型、焊接及焊縫熱處理等方面考慮,綜合各方面的 因素,使焊接質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)。通過(guò)以上各方面的合理調(diào)整,生產(chǎn)出來(lái)的ERW鋼管,其母材和焊縫的沖擊韌性、韌脆水平轉(zhuǎn)變溫度等可大致達(dá)到同一水平。