水下采油树GMAW焊接接头硬度

2018-12-13杨智华丁全有

电焊机 2018年11期

杨智华，张鹏，丁全有，张岚

（1.山东豪迈化工技术有限公司，山东青岛 266000；2．山东豪迈机械制造有限公司，山东高密261500）

0 前言

我国南海具有丰富的油气资源，其地质储量达230～300亿吨，其中75%位于深海区域[1-2]。据国际能源数据库统计，截至2012年，世界海洋深水区共发现油气田1 178个，其中深水油田682个，气田496个[3]加快海洋油气资源的开发，全面提高我国深海油气开发设备的自主研发能力，已被列入国家战略。水下采油树作为深海油气开发中的关键海底完井及生产设备，其国产化也是各个公司攻克的重点[4-5]。豪迈集团在多年的工作积累中，已经基本掌握了采油树的焊接方法。采油树的焊接接头的硬度直接影响其使用寿命及外部件的安装。本文通过对采油树常用材料SA-516Gr.70的焊接线能量及热处理温度的比较，得出材料的焊接热处理性能。

1 基本数据

1.1 母材基本性能

采用SA516Gr70钢板，规格400 mm×300 mm×32 mm，双面开坡口，其化学成分如表1所示。

表1 SA516 Gr.70钢化学成分

1.2 焊接工艺参数

采用GMAW焊，ER70S-6焊材，φ1.2mm焊丝。基本工艺参数如表2所示。

表2 焊接工艺参数

分别取试板的基材、热影响区、焊缝位置测试硬度，硬度取样点如图1所示。

图1 硬度试验取样点位置

同时为验证不同热处理温度对焊接接头硬度的影响，将一块试板分成4块，分别进行不同温度的热处理，见表3。热处理后接头硬度数据见表4。

表3 热处理工艺参数

2 结果分析

2.1 相同线能量，不同热处理工艺对焊接接头硬度影响

相同线能量，不同热处理工艺对焊接接头硬度影响如图2所示。

由表4和图2可知，在一定范围内，焊缝区、热影响区、母材硬度均随着线能量的增高而降低，并且经过热处理后，硬度均降低，且随着热处理温度的升高，硬度逐渐降低。在同一线能量下，随热处理温度升高，硬度逐渐降低。热处理温度越高，硬度降低值越大。焊接线能量对母材硬度的影响最小。

表4 GMAW焊接接头硬度数据

2.2 在相同热处理下，不同线能量对焊接接头硬度影响

在相同热处理下，不同线能量对焊接接头硬度影响如图3所示。

由图3可知，在相同热处理温度下，线能量增加，焊缝、母材、热影响区的硬度变化都比较大，并且呈降低趋势。分析认为，线能量增大，晶粒也会有不同程度地增长。晶粒的粗大直接导致硬度降低。700℃时焊缝硬度降低最大。分析认为，随着温度升高，晶粒发生回复再结晶，晶格畸变也会降低。所以在一定温度范围内硬度随着温度的升高会明显下降。