摘要
长输管道的环焊缝质量与其安全运行密切相关。近年来长输管道环焊缝问题日益突显，主要原因为环焊缝焊接缺陷、性能不合格等。目前，自动焊工艺是高钢级大口径管道建设的首选，其环焊缝的安全评定对保障管道安全运行具有重要意义。本文以X80钢为研究对象，采用内焊机根焊+GMAW工艺和STT根焊+FCAW-G工艺进行自动焊接，研究不同工艺下环焊缝组织及性能，获得环焊缝失效评定曲线（Failure Assessment Curve， FAC），利用编程计算环焊缝中平面型缺陷的容限尺寸，为环焊缝中的缺陷评估和验收提供指导。 内焊机根焊+GMAW 工艺接头焊缝区组织主要为交叉分布的铁素体和贝氏体，而STT根焊+FCAW-G工艺接头焊缝区组织主要为多边形铁素体和准多边形铁素体。对两种工艺环焊缝进行拉伸、夏比冲击和CTOD等试验，结果表明，两种工艺焊接接头强度和冲击韧性均符合评定要求，且冲击功呈现出焊缝区lt;热影响区lt;母材区的趋势，同时STT根焊+FCAW-G工艺焊缝区冲击功（均值128.9 J）小于内焊机根焊+GMAW工艺焊缝区冲击功（均值170.3 J）。内焊机根焊+GMAW工艺接头焊缝区和热影响区断裂韧性均合格，焊缝区裂纹尖端张开位移δ均值为0.402 mm，热影响区δ均值为0.508 mm；STT根焊+FCAW-G工艺焊缝区断裂韧性不合格，δ均值为0.206 mm，热影响区断裂韧性合格，δ均值为0.493 mm。 基于GB 19624和BS:7910绘制了不同评定级别的FAC，对比发现：相比常规评定Option 1 FAC，基于材料特性的Option 2 FAC具有更大的安全裕度，且能反映环焊缝各区域特性。通过逆向迭代的方法编程计算得到了不同工艺下环焊缝平面型缺陷容限尺寸，对比发现：内焊机根焊+GMAW 工艺环焊缝对平面型缺陷的容限能力优于 STT 根焊+FCAW-G工艺环焊缝；埋藏缺陷表面距管壁距离越近，其缺陷容限尺寸越小；环焊缝中平面型缺陷高度方向上的危险性远高于缺陷长度方向，在管道运行中要严格控制缺陷在高度方向的扩展。
NETL