??? 如何提高ERW鋼管焊縫沖擊韌性是制管技術中的一大難題。在大量生產實踐的基礎上分析了影響ERW直縫電阻焊鋼管焊縫沖擊韌性的各種因素。指出,為了進一步提高焊縫的沖擊韌性,滿足長輸管線對ERW鋼管提出的高韌性要求,需要從控制原材料鋼卷質量入手,結合制管工藝,加強成型、焊接及焊后在線熱處理的質量控制。
1? ERW鋼管焊縫沖擊韌性的特點
??? ERW鋼管的焊接工藝是采用高頻電流產生的集膚效應原理把熱軋卷板邊緣進行加熱至熔融狀態(tài),再通過機械擠壓方法進行焊接。通過此工藝生產的鋼管其焊縫中心會出現(xiàn)一條白色熔合線,熔合線兩側的熱影響區(qū)會產生由中部向內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系。普通材料中，焊縫與母材的夏比沖擊試驗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）焊縫熱處理條件（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。為了研究不同化學成分材料, 其母材及焊縫沖擊性能受化學成分變化的影響,采用兩種不同化學成分的材料制成鋼管后進行夏比沖擊試驗。為了排除制管過程對試驗結果的影響,所有試樣性均進行正火處理。
2.2? 原材料的晶粒度和非金屬夾雜物
?? ERW鋼管在焊接過程中,由于機械加壓作用，在焊縫兩側的熱影響區(qū)會產生由鋼板中部向內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沿軋制方向延伸的帶狀組織和夾雜物,金屬流線的粗細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。當非金屬夾雜物較多且呈不均勻分布時,母材偏析嚴重。高頻焊接時,在擠壓輥的擠壓力作用下,偏析帶內的大量非金屬夾雜物會沿著金屬流線進入到焊接熔合區(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,將會嚴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、軋制階段應采取措施減少夾雜物,并細化晶粒,在制管過程中也應對金屬流線上升角進行合理控制,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稱。
2.3? 焊縫熱處理條件
??? 焊縫及熱影響區(qū)的金屬流線可以通過熱處理方法進行消除。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焊縫再次加熱,將焊接時形成的硬化組織改善成適當組織,細化晶粒。但如何控制熱處理溫度,才能達到細化晶粒,改善焊縫韌性的目的。據(jù)國外有關資料統(tǒng)計,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變溫度的關系關于熱處理條件的其中一個重要因素就是水冷開始溫度。鋼管焊縫經(jīng)過熱處理加熱后,要經(jīng)過一段長距離的空冷,為了縮短空冷段的距離及防止定徑后的鋼管變形,在進入定徑前要對鋼管進行水冷。
??? 關于熱處理條件的其中一個重要因素就是加熱后的保溫時間。在線焊縫熱處理與在熱處理爐中??? 整體加熱不同,它有兩個特點: 一方面,它是通過中頻感應加熱，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，在熱處理溫度下產生的Y晶粒少。這兩個問題可采用兩臺或多臺中頻熱處理機進行連續(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，又能可以使保溫時間延長。但要增加設備投資，還要考慮空冷段的是否夠長，能否滿足水冷開始溫度不能太高的要求。
2.5? 焊接條件
??? 高頻焊機一般為自動焊機,可自動根據(jù)焊接溫度及焊接速度控制焊接功率的輸出,因此焊接時只要控制好擠壓量、焊接速度、焊接區(qū)V型開口角等要素,即可很好地控制焊接質量。
（1）擠壓量
??? 控制擠壓量的方法,就是調整擠壓輥的擠壓力。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。但是如果擠壓量過大，也有害處。首先，擠壓量過大會使焊點偏離擠壓輥中心，兩這提前接觸，到擠壓輥中心時，焊接點的溫度已降低，不易排出氧化物和夾雜物。其次，擠壓量過大時，需要輸出的焊接功率會增大，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。金屬流線與熔合線夾角小,說明擠壓量大;金屬流線與熔合線夾角大,說明擠壓量小。
(2)焊接速度
? 提高焊接速度,有利于焊接溫度的穩(wěn)定,但焊接速度受設備能力的限制,包括成型機功率及高頻焊機功率。不能無限提高,應在允許的范圍內選擇最高速進行焊接。
(3)焊接區(qū)V型開口角
V型開口角大小的選擇與材料強度、厚度及 焊接擠壓量有關,一般為3~6。材料越薄,強度越低,焊接擠壓量越大,應選擇較大的開口角,否則應選擇較小的開口角。最理想的V型開口角,應使焊接點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? 結論
???? 通過對影響ERW鋼管焊縫沖擊韌性的基本要素的分析,可以發(fā)現(xiàn)在生產實踐中合理控制各 相關因素的最終目的都是為了減少焊縫的氧化物及夾雜物,細化晶粒,從而改善沖擊韌性。生產沖擊韌性要求較高的ERW鋼管時,應從原材料、成型、焊接及焊縫熱處理等方面考慮,綜合各方面的 因素,使焊接質量達到最佳狀態(tài)。通過以上各方面的合理調整,生產出來的ERW鋼管,其母材和焊縫的沖擊韌性、韌脆水平轉變溫度等可大致達到同一水平。