胡松林

（寶鋼股份有限公司鋼管條鋼事業(yè)部，上海201900）

HFW焊管焊縫熔合線寬度的控制

胡松林

（寶鋼股份有限公司鋼管條鋼事業(yè)部，上海201900）

為了合理地控制HFW焊管焊縫熔合線的寬度，提高焊管產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，以某規(guī)格3個(gè)鋼級(jí)（B/X52/X60）高頻焊管為例，按照API SPEC 5L及GB/T 9711的相關(guān)要求對(duì)焊縫性能進(jìn)行了檢測(cè)，分析了焊管母材化學(xué)成分對(duì)焊縫熔合線寬度及產(chǎn)品性能的影響。結(jié)果表明，HFW焊縫熔合線寬度隨管線鋼含C量下降而減小；對(duì)于焊接管線管，中部熔合線尺寸fn=0.02～0.08 mm，f0/fn=1.9～2.3，有利于預(yù)防加熱不充分導(dǎo)致的不良焊接，也利于氧化物正常排出，從而保證HFW焊管產(chǎn)品的質(zhì)量。

焊管；HFW；熔合線寬度

Abstract:In order to reasonably control the weld fusion line width of HFW pipe,increase the welding quality of welded pipe products,taking some specification three steel grade(B/X52/X60)HFW pipe as example,the weld properties were detected according to the relative requirements of API SPEC 5L and GB/T 9711.The results showed that HFW weld fusion line width reduce with pipeline steel carbon content reducing;for welded line pipe,the fusion line size（fn） of weld central section in the range of 0.02～0.08 mm,f0/fnis in the range of 1.9～2.3,It is helpful to prevent the harmful welding caused by the insufficient heating,and also helpful to the normal discharge of the oxide,so as to guarantee the quality of HFW welded pipe products.

Key words:welded pipe;HFW;fusion line width

1 HFW焊管的焊縫及其特征

1.1 HFW焊管的焊縫

HFW焊管是通過(guò)高頻電流加熱鋼帶對(duì)接邊緣到熔融態(tài)，在不添加金屬的情況下，通過(guò)擠壓完成鍛焊的制造過(guò)程。焊接過(guò)程中會(huì)在對(duì)接點(diǎn)熔融金屬部位形成沙漏形熔池，部分金屬得到氧化，在快速擠壓時(shí)以氧化物形態(tài)排出，進(jìn)而形成完整的焊縫。高溫熔化的金屬在焊接后的焊縫中心因氧化脫碳而顏色變淺，形成一條亮線，即熔合線。

對(duì)高頻焊接后未進(jìn)行熱處理的焊縫部位取樣、研磨和浸蝕后進(jìn)行金相檢測(cè)，結(jié)果如圖1所示。由圖1可以觀察到完整的焊縫宏觀形貌。

圖1 高頻焊管的焊縫形貌

通常情況下，將焊縫劃分為熔合線（BL）、熱影響區(qū)（HAZ）和母材區(qū)（B）3個(gè)部分。熔合線是指高頻焊接后未進(jìn)行熱處理的焊縫中心區(qū)域，由于脫碳而出現(xiàn)的狹長(zhǎng)亮線；熱影響區(qū)是指焊縫區(qū)呈現(xiàn)出的一個(gè)雙曲線形區(qū)域，在進(jìn)行焊縫熱處理后，隨晶粒的均勻細(xì)化而消失；母材區(qū)是指用于制造焊管所用基材區(qū)域，該區(qū)域在焊接過(guò)程中其微觀組織和性能沒(méi)有改變。

熔合線是HFW焊接時(shí)，成型對(duì)接狀態(tài)、熱量輸入程度及擠壓排除能力等工藝過(guò)程的綜合結(jié)果，對(duì)焊接質(zhì)量至關(guān)重要。焊縫是母材金屬熔融、冷卻再結(jié)晶后形成的，其組織及性能強(qiáng)化機(jī)理發(fā)生了變化。因此，焊縫熔合線的辨識(shí)和控制對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用。

1.2 熔合線的測(cè)量

為了便于對(duì)熔合線進(jìn)行識(shí)別和控制，較為快捷直觀的方法是對(duì)焊縫區(qū)形貌進(jìn)行觀察與測(cè)量，即分別測(cè)量焊管壁厚內(nèi)側(cè)、外側(cè)及中心部位亮線的寬度。也就是直接測(cè)量焊管壁厚t內(nèi)、外表面1.0 mm位置及壁厚1/2位置亮線的寬度值，測(cè)量過(guò)程如圖2所示。

圖2 焊縫熔合線測(cè)量示意圖

1.3 焊縫熔合線寬度的控制

一般對(duì)焊縫熔合線寬度的要求，大多是給出一個(gè)寬泛的參考范圍值。下面以某規(guī)格3個(gè)鋼級(jí)（B/X52/X60）高頻焊管為對(duì)象，分析其化學(xué)成分對(duì)焊管熔合線寬度及產(chǎn)品性能的影響。

1.3.1 化學(xué)成分

對(duì)某規(guī)格3個(gè)鋼級(jí)（B/X52/X60）高頻焊管母材的化學(xué)成分進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果平均值見(jiàn)表1。

表1 某規(guī)格3個(gè)鋼級(jí)HFW焊管母材的化學(xué)成分

1.3.2 熔合線寬度

按熔合線測(cè)量方法，對(duì)某規(guī)格3個(gè)鋼級(jí)（B/X52/X60）高頻焊管焊縫的熔合線寬度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果平均值見(jiàn)表2。

表2 某規(guī)格3個(gè)鋼級(jí)HFW焊管焊縫熔合線寬度測(cè)量結(jié)果

由表2可以看出：①鋼級(jí)B、X52和X60的熔合線寬度依次減小；②在w（C）＜0.11%的情況下，中部熔合線尺寸fn=0.02～0.08 mm；③f0/fi=1.1～1.2之時(shí)，體現(xiàn)出焊縫內(nèi)、外對(duì)接的對(duì)稱性；④f0/fn=1.9～2.3之時(shí)，呈現(xiàn)出沙漏形熔池由內(nèi)向外排除夾雜的特征；⑤將內(nèi)、外側(cè)熔池截面看成兩個(gè)對(duì)稱的梯形，則外側(cè)梯形與內(nèi)側(cè)梯形面積比為（f0+fn）/（fi+fn）， 其值接近 1.1， 表明焊接時(shí)外側(cè)排出的金屬較多。

1.4 焊縫性能檢測(cè)結(jié)果

HFW焊縫通常在焊后要進(jìn)行熱處理，以細(xì)化晶粒改善焊縫性能，但這種熱處理并不能改變焊接的牢固性，即難以改善其冷焊或氧化物夾雜導(dǎo)致的過(guò)燒等不良焊接。為了研究HFW焊縫的性能，在熱處理后的產(chǎn)品上取樣，按照API SPEC 5L及GB/T 9711的相關(guān)要求進(jìn)行焊縫性能檢測(cè)。

1.4.1 硬度

按標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)某規(guī)格3個(gè)鋼級(jí)（B/X52/X60）高頻焊管焊縫區(qū)域及管體的硬度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果平均值見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn)，硬度檢測(cè)結(jié)果符合API SPEC 5L及GB/T 9711的相關(guān)要求。

表3 某規(guī)格3個(gè)鋼級(jí)HFW焊管硬度試驗(yàn)結(jié)果

1.4.2 拉伸性能

按標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)某規(guī)格3個(gè)鋼級(jí)（B/X52/X60）高頻焊管焊縫的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。由圖3可見(jiàn)，焊縫抗拉強(qiáng)度符合API SPEC 5L及GB/T 9711的相關(guān)要求。

圖3 焊縫抗拉強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

1.4.3 沖擊性能

按標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)某規(guī)格3個(gè)鋼級(jí)（B/X52/X60）高頻焊管焊縫的沖擊韌性進(jìn)行檢測(cè)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4所示。由圖4可見(jiàn)，焊縫沖擊韌性符合API SPEC 5L及GB/T 9711的相關(guān)要求。

從以上對(duì)焊縫的檢測(cè)結(jié)果可以看出，該HFW焊管焊縫的焊接性能良好，說(shuō)明焊接過(guò)程工藝參數(shù)設(shè)置合理，可以有效保障焊管產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。

圖4 焊縫沖擊韌性統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2 熔合線控制的延伸

對(duì)HFW焊管焊縫熔合線尺寸的測(cè)量與控制，不僅可以為焊接過(guò)程的工藝參數(shù)設(shè)定提供參考，也有利于提升焊管產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。

熔合線是HFW焊接過(guò)程中各工藝參數(shù)的綜合結(jié)果。熔合線尺寸過(guò)小是由于焊接接觸面熔化不充分或熔融金屬被擠出過(guò)多的結(jié)果，這容易導(dǎo)致脆性焊接；熔合線尺寸過(guò)大會(huì)使得大量氧化夾雜物排除不充分而殘留在焊縫中，致使焊縫強(qiáng)度和韌性降低。

熔合線控制技術(shù)的改善，一方面依賴于成型技術(shù)的改進(jìn)，另一方面也依賴于高頻加熱效應(yīng)的優(yōu)化和氧化物能否充分排出。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)HFW焊管焊縫熔合線尺寸的測(cè)量與控制，不僅可以為焊接過(guò)程的工藝參數(shù)設(shè)定提供參考，也有利于提升焊管產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，確保焊管產(chǎn)品的性能。研究表明，HFW焊縫熔合線寬度隨管線鋼含C量下降而減?。粚?duì)于焊接管線管，中部熔合線尺寸fn=0.02～0.08 mm，f0/fn=1.9～2.3，有利于預(yù)防加熱不充分導(dǎo)致的不良焊接，也利于氧化物正常的排出，從而保證HFW焊管的焊接質(zhì)量。

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Weld Fusion Line Width Control of HFW Pipe

HU Songlin
（Tube,Pipe and Bar Business Unit,Baoshan Iron&Steel Co.,Ltd.,Shanghai 201900,China）

TG406

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.06.011

2017-03-15

編輯：謝淑霞

胡松林（1963—），男，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事焊管生產(chǎn)、產(chǎn)品研發(fā)與質(zhì)量控制等工作。