Morgan Dull，Kal Forest

降低產(chǎn)品固有服役焊接硬化作用的方法有很多，其中過渡層堆焊就是其中的一種。根據(jù)工業(yè)經(jīng)驗，就是焊接前在工件表面堆焊一層與母材相匹配的低氫焊縫，如圖1所示。

該焊層是通過使用半重疊焊縫達到自回火的目的。期望得到的結(jié)果是顯著降低焊件和支管焊接時產(chǎn)生較大厚度幅度管壁的硬度。

在某些應用中，增加的壁厚能夠極大地降低在根部焊道時熔穿的可能性。本研究中，研究了在保持碳當量和冷卻速率時，過渡層堆焊對于焊件硬度的影響。

1. 試驗方法

在焊接兩件試件時，盡量保證焊接參數(shù)一致，試驗時，采用相同的管代表使用狀態(tài)的管或管頭，同樣支管也選用相同的管材。對兩組試樣選用同樣的焊接位置，并且冷卻速度偏差保持在5%以內(nèi)。

實時檢測焊接參數(shù)以確保一致性，結(jié)果表明，最大電流偏差為6%或者5A，最大電壓偏差為9%或2V，最大焊接速度偏差為30%或95mm/mi n，最大熱輸入偏差為2% 或30J/cm2。

取至各組試樣的宏觀金相如圖2所示，首先對試樣進行缺陷及分區(qū)檢測，然后金相硬度測試。分區(qū)測試包括在使用狀態(tài)的管子和支管側(cè)的焊根和蓋面焊道的焊腳，以及靠近使用狀態(tài)管子側(cè)的靠近焊縫中心的區(qū)域。每個試樣測試的區(qū)域包含粗晶粒和細晶粒的焊接熱影響區(qū)，以及焊縫金屬和母材區(qū)。

2. 試驗結(jié)果

在進行過渡層堆焊的試件中測得的最大硬度是315 HV1（298HBW），而在無過渡層堆焊的試樣中測得的最大硬度為395HV1（374HBW）。更詳盡的試樣硬度對比（包括最大硬度值）如圖3所示。

圖1 標準的過渡層堆焊工藝示意

圖2 沒有進行過渡層堆焊的接頭截面

圖3 硬度分布比較

值得注意的是無過渡層堆焊的試樣中，一些區(qū)域的硬度值最低可到40HV1。這些區(qū)域是典型的存在于具有粗晶和細晶的熱影響區(qū)，而在具有過渡層堆焊的試樣中這些區(qū)域通常硬度值為260~280HV1。

過渡層堆焊具有積極影響的最明顯區(qū)域是焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，這一區(qū)域靠近使用狀態(tài)管子側(cè)焊腳處。在這一區(qū)域，硬度的最大下降顯示值為156HV1，正好位于蓋面焊下方。在服役管道上實施過渡層堆焊工藝，確保了焊接熱影響區(qū)的適當回火，顯著地降低了這些區(qū)域的硬度。

3. 結(jié)語

在不適用過渡層堆焊工藝時某些區(qū)域的硬度能夠適當降低。但是在使用過渡層堆焊工藝時，在服役管道側(cè)的焊腳區(qū)域的硬度值的明顯下降更加顯著。

在這個特殊環(huán)境下（非酸性環(huán)境下），當過渡層堆焊使用時，兩種工藝導致的硬度值差異是可接受的；當不使用過渡層堆焊時，硬度值差別是不可接受的?？山邮艿挠捕戎祷贑SA Z662—2011，非酸環(huán)境下油氣管線系統(tǒng)。