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钢钛管道的结构性能特点及焊接性能分析

编辑:潍坊创一新材料科技有限公司时间:2021-12-03

  一、钢钛复合管道的结构及性能特点:

  该款钢钛管道由耐蚀合金层与基体管两部分组成,管层之间通过各种变形和连接技术使两种材料结合成一体。工程应用中,耐蚀合金层依据目标油气田的介质环境、使用寿命等进行选择,以满足耐蚀性能的需求;基体管根据输送介质的压力确定,以保持复合后的管体能满足油气输送压力和强度的需要。

  复合管集耐蚀合金层的耐蚀性能与基体管的力学性能于一体,兼具耐蚀层和基体层的优点,可充分发挥两种材料的性能特点。相对于纯耐蚀合金管,不仅能降低成本,而且在酸性环境中具有越佳的安全性和稳定性。

  二、钛合金复合管的焊接性分析:

  该钢钛管道的基层材料为Q245R钢,用于保持管道的强度,覆层材料为NO8825钛基合金,用于保持管道的耐蚀性能。为了确保O245R+NO8825双金属复合管的焊接质量,基层和覆层应分别焊接。基层Q245R钢的焊接性良好,但覆层NO8825钛基合金属于奥氏体不锈钢,其焊接性较差。

  焊接O245R+NO8825双金属复合管时,若选用的工艺措施不当,易产生过烧、热裂纹、气孔、晶间腐蚀等P。对于Q245R+NO8825复合管,其Ni和Fe的二元共晶物中有较多低熔点的金属共晶物和非金属共晶物。由于非金属共晶物(如S和P)熔点比金属共晶物(Ni和Fe)低很多,在焊缝结晶时低熔点共晶物的液态膜残留在晶界区,同时钛及钛合金与碳钢相比,线胀系数较大,焊接时易产生较大的应力,焊缝结晶时低熔点共晶物的液态膜在收缩应力作用下易产生开裂。此外,该钢钛管道中钛基合金的固相与液相温度间距较小,液态金属流动性较低,在结晶过程中,熔池中的气体来不及溢出,易留在焊缝中形成气孔。有些钛基合金具有两个敏化温度区间,在焊接过程中,处在敏化温度区间的晶界发生Cr和Mo等碳化物的沉淀,引起晶界区的贫Cr和贫Mo现象。因此焊接该钢钛管道时应采用小线能量,降低道间温度,加快焊缝冷却速度,焊前清理掉焊丝、母材坡口处的油、污物,严格控制母材、焊材中的S、P含量,从而防范热裂纹、气孔等缺陷的产生。