四川自貢J55石油套無縫鋼管(1)石油套管主要進口 有：德國、日本、羅馬尼亞、捷克、意大利、英國、奧地利、瑞士、美國，阿根廷、新加坡也有進口。進口標(biāo)準(zhǔn)多參照美國石油學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)API5A，5AX，5AC。鋼級是H-40，J-55，N-80，P-110，C-75，C-95等。規(guī)格主要為139.77.72R-2，177.89.19R-2，244.58.94R-2，244.510.03R-2，244.511.05R-2等。(2)API規(guī)定長度有三種：即R-1為4.88～7.62m，R-2為7.62～10.36m，R-3為10.36m至更長。四川自貢J55石油套無縫鋼管(3)部分進口貨物標(biāo)有LTC字樣，即長絲扣套管。(4)從日本進口套管除采用API標(biāo)準(zhǔn)外，還有少部分執(zhí)行日本廠方標(biāo)準(zhǔn)(如新日鐵、住友、川崎等)，鋼號是NC-55E，NC-80E，NC-L80，NC-80HE等。(5)在索賠案例中，出現(xiàn)過黑扣、絲扣損傷，管體折疊，四川自貢J55石油套無縫鋼管斷扣和螺紋緊密距超差，接箍J值超差等外觀缺陷及套管脆裂、屈服強度低等內(nèi)在品質(zhì)問題。用途用于石油井鉆探。種類按SY/T6194-96“石油套管”分短螺紋套管及其接箍和長螺紋套管及其接箍兩種。規(guī)格及外觀質(zhì)量(1)國產(chǎn)套管按SY/T6194-96規(guī)定，套管長度不定尺，其范圍8-13m。但不短于6m的套管可以提供，其數(shù)量不得超過20％。(2)套管的內(nèi)外表面不得有折疊、四川自貢J55石油套無縫鋼管發(fā)紋、離層、裂紋、軋折和結(jié)疤。這些缺陷應(yīng)完全掉，深度不得超過公稱壁厚的12.5％。(3)接箍外表面不得有折疊、發(fā)紋、離層、裂紋、軋折、結(jié)疤等缺陷。四川自貢J55石油套無縫鋼管(4)套管及接箍螺紋表面應(yīng)光滑，不允許有毛刺、撕破及足以使螺紋中斷影響強度和緊密連接的其他缺陷。化學(xué)成分檢驗(1)按SY/T6194-96規(guī)定。套管及其接箍采用同一鋼級。含硫量＜0.045％，含磷量＜0.045％。(2)按GB222-84的規(guī)定取化學(xué)分析樣。按GB223中有關(guān)部分的規(guī)定進行化學(xué)分析。(3)美國石油學(xué)會ARISPEC5CT1988第1版規(guī)定。化學(xué)分析按ASTME59 版本制樣，按ASTME350 版本進行化學(xué)分析。物理性能檢驗(1)按SY/T6194-96規(guī)定。作壓扁試驗(GB246-97)拉力試驗(GB228-87)及水壓試驗。(2)按美國石油學(xué)會APISPEC5CT1988年第1版規(guī)定作靜水壓試驗、壓扁試驗、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂試驗、硬度試驗(ASTME18或E10 版本規(guī)定進行)、拉伸試驗、橫向沖擊試驗(ASTMA370、ASTME23和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 版本規(guī)定進行)、四川自貢J55石油套無縫鋼管晶粒度測定(ASTME112 版本或其他方法)。包裝按SY/T6194-96規(guī)定，國產(chǎn)套管應(yīng)以鋼絲或鋼帶捆扎。每根套管及接箍螺紋的露出部分均應(yīng)擰上保護環(huán)以保護螺紋。其他信息按美國石油學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)APISPEC5CT1988年第1版，套管鋼級分H-40、J-55、K-55、N-80、C-75、L-80、C-90、C-95、P-110、Q-125共10種。套管應(yīng)帶螺紋和接箍供貨，或按下述任一管端形式供貨：平端、圓螺紋不帶接箍或帶接箍，偏梯形螺紋帶接箍或不帶接箍，直連型螺紋、特殊端部加工、密封圈結(jié)構(gòu)。

四川自貢15CrMoG無縫鋼管可回收，符合環(huán)保、節(jié)能、節(jié)約資源的戰(zhàn)略，政策鼓勵擴大15CrMoG無縫鋼管的應(yīng)用領(lǐng)域。 我國15CrMoG無縫鋼管消費量占鋼材總量的比重僅為發(fā)達的一半，15CrMoG無縫鋼管使用領(lǐng)域擴大為行業(yè)發(fā)展提供更廣闊的空間。針對15CrMoG鋼的焊接性的工作特點，根據(jù)以往的經(jīng)驗，參照國外提供的焊接工藝卡，我們選擇了兩種方案進行焊接試驗。方案Ⅰ：焊接預(yù)熱，采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E8018-B2焊條，四川自貢15CrMoG無縫鋼管焊條電弧焊蓋面，焊后進行局部熱處理。方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E309Mo-16焊條，焊條填充電弧焊蓋面，焊后不進行熱處理。焊絲和焊條的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表1。焊后熱處理采用方案Ⅰ焊接的試件，焊后應(yīng)進行局部高溫回火處理。熱處理的工藝為：升溫速度為200℃/h，升到715℃保溫1小時15分鐘，降溫速度100℃/h，降到300℃后空冷。具體采用JL-4型履帶式電加熱器（1146×310）包繞焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，四川自貢15CrMoG無縫鋼管溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動控溫儀。焊接工藝評定試驗結(jié)果試驗方案 拉伸試驗 彎曲試驗 沖擊韌性試驗aky（J/cm2）抗拉強度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 面彎 背彎 焊縫 熔合線 熱影響區(qū)(HAZ)方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6方案Ⅱ 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.715CrMo焊接工藝2.1 焊接材料針對15CrMo鋼的焊接性及現(xiàn)場高壓管道的工作特點，根據(jù)以往的經(jīng)驗，參照國外提供的焊接工藝卡，我們選擇了兩種方案進行焊接試驗。方案Ⅰ：焊接預(yù)熱，采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋面，焊后進行局部熱處理。方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E309Mo-16焊條，焊條填充電弧焊蓋面，焊后不進行熱處理。焊絲和焊條的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表1。四川自貢15CrMoG無縫鋼管表1 焊接材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能型號 C Mn Si Cr Ni Mo S P δb/Mpa δ,％ER80S-B2L≤0.05 0.70.41.2 ＜0.20.5 ≤0.025 ≤0.025 ≤500 25E8018-B2 0.070.7 0.3 1.1 0.5 ≤0.04 ≤0.03 550 19E309Mo-16≤0.12 0.5～2.5 0.9 22.0～25.0 12.0～14.0 2.0～3.0≤0.025≤0.035 550 252.2 焊前準(zhǔn)備試件采用15CrMoG無縫鋼管,規(guī)格為φ325×25，坡口型式及尺寸見圖1。焊前用角向磨光機將坡口內(nèi)外及坡口邊緣50mm范圍內(nèi)打磨至露出金屬光澤，然后用丙酮清洗干凈。試件為水平固定位置，對口間隙為4mm，采用手工鎢極氬弧焊沿園周均勻點焊六處，每處點固長度應(yīng)不小于20mm。焊條按表2的規(guī)范進行烘烤。表2 焊條烘烤規(guī)范焊條型號 烘烤溫度 保溫時間E8018-B2 300 ℃ 2hE309Mo-16 150 ℃ 1.5h2.3 焊接工藝參數(shù)按方案Ⅰ焊前需進行預(yù)熱，根據(jù)Tto-Bessyo等人提出的計算預(yù)熱溫度公式：To＝350√[C]-0.25（℃） 式中，To——預(yù)熱溫度，℃。[C]＝[C]x [C]p [C]p＝0.005S[C]x[C]x＝C （Mn Cr）/9 Ni/18 7Mo/90 式中，[C]x——成分碳當(dāng)量；[C]p——尺寸碳當(dāng)量； S——試件厚度（本文中S＝25mm）；[C]x＝C （Mn Cr）/9 7/90Mo＝0.361[C]p＝0.045 則To＝138℃因此預(yù)熱溫度選為150℃。采用氧-乙炔四川自貢15CrMoG無縫鋼管焰對試件進行加溫，先用測溫筆粗略判斷試件表面的的溫度（以筆跡顏色變化快慢進行估計），用半導(dǎo)體點溫計測定，測量點至少應(yīng)選擇三點，以保證試件整體均達到所要求的預(yù)熱溫度。焊接時，層采用手工鎢極氬弧焊打底，為避免仰焊處焊縫背面產(chǎn)生凹陷，送絲時采用內(nèi)填絲法，即焊絲通過對口間隙從管內(nèi)送入。其余各層采用焊條電弧焊，共焊6層，每個焊層一條焊道。方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工藝參數(shù)見表3、4。按方案Ⅰ焊表3 方案Ⅰ的焊接工藝參數(shù)焊道名稱四川自貢15CrMoG無縫鋼管 焊接方法 焊接材料 焊材規(guī)格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預(yù)熱及層間溫度 熱處理規(guī)范打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12填充層 焊條電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25150℃ 715。×75min蓋面層 焊條電弧焊 E8018-B2 φ3.2 5 85～90 23～25表4 方案Ⅱ的焊接工藝參數(shù)焊道名稱 焊接方法 焊接材料 焊材規(guī)格/mm 焊接電流/A 電弧電壓/V 預(yù)熱及層間溫度 熱處理規(guī)范打底層 鎢板氬弧焊 ER80S-B2L φ2.4 110 12填充層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24 / /蓋面層 焊條電弧焊 E309Mo-16 φ3.2 90～95 22～24接時四川自貢15CrMoG無縫鋼管，層間溫度應(yīng)不低于150℃，為防止中斷焊接而引起試件的降溫，施焊時應(yīng)由二名焊工交替操作，焊后應(yīng)立即采取保溫緩冷措施。2.4 焊后熱處理采用方案Ⅰ焊接的試件，焊后應(yīng)進行局部高溫回火處理。熱處理的工藝為：升溫速度為200℃/h，升到715℃保溫1小時15分鐘，降溫速度100℃/h，降到300℃后空冷。具體采用JL-4型履帶式電加熱器（1146×310）包繞焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動控溫儀。3 焊接工藝評定試驗試件焊后按JB4730-94《壓力容器無損檢測》標(biāo)準(zhǔn)進行的超聲波探傷檢驗，焊縫Ⅰ級合格。按JB4708《鋼制壓力容器焊接工藝評定》標(biāo)準(zhǔn)進行焊接工藝評定試驗。評定結(jié)果見表5。表5 焊接工藝評定試驗結(jié)果試驗方案 拉伸試驗 彎曲試驗 沖擊韌性試驗aky（J/cm2）抗拉強度δb/Mpa 斷裂部位 彎曲角度 面彎 背彎 焊縫 熔合線 熱影響區(qū)(HAZ)方案Ⅰ 550/530 母材 50。 合格 合格 84.8 162 135.6方案Ⅱ 525/520 母材 50。 合格 合格 79.4 109.2 96.7從拉伸試驗結(jié)果可知，兩種方案的拉伸試樣全部斷在母材，說明焊縫的抗拉強度高于母材；彎曲試驗全部合格，四川自貢15CrMoG無縫鋼管說明焊縫的塑性較好。根據(jù)表5中的沖擊韌性試驗結(jié)果可知，方案Ⅰ的沖擊韌性明顯高于方案Ⅱ，證明方案Ⅰ的焊后熱處理規(guī)范比較理想，高溫回火不僅達到了改善接頭組織和性能目的，而且使韌性與強度配合適當(dāng)。從室溫機械性能結(jié)果可知，所的兩種焊接工藝方案均可用于現(xiàn)場施工。方案Ⅰ采用了與母材成分接近的焊條，焊縫性能同母材匹配，焊縫應(yīng)具有較高的熱強性，焊縫在高溫下長期使用不易破壞。難點是焊后熱處理規(guī)范較為嚴(yán)格，四川自貢15CrMoG無縫鋼管回火溫度和保溫時間及加熱和冷卻速度控制不當(dāng)反而會引起焊縫性能下降。方案Ⅱ采用了奧氏體不銹鋼焊條施焊，雖然可以省去焊后熱處理，但由于焊縫與母材膨脹系數(shù)不同，長期高溫工作時可發(fā)生碳的擴散遷移現(xiàn)象，容易導(dǎo)致焊縫在熔合區(qū)發(fā)生破壞。因此，從使用可靠性考慮，現(xiàn)場采用方案Ⅰ施焊更為穩(wěn)妥。4 結(jié)論15CrMo鋼厚壁高壓管的焊接采用兩種焊接方案均為可行。為了保證焊縫性能同母材匹配且具有較高的熱強性，采用方案Ⅰ效果更佳，關(guān)鍵是要嚴(yán)格控制焊后熱處理工藝。方案Ⅱ雖可省去焊后熱處理，但焊縫在高溫下發(fā)生碳的遷移擴散而導(dǎo)致焊縫破壞的可能性不容忽視，因此，只有在焊后無法進行熱處理時才慎重采用。