Гибридная лазерно-дуговая сварка трубопроводов

Проводилась подробная  оценка механических свойств выполненных  швов.

На рис. 9 представлены характеристики прочности. Данные измерения проводились на осевой линии оплавления и идентичны результатам, полученным Хадсоном при исследовании стали марки X100 с применением традиционной дуговой сварки металлическим плавящимся электродом в среде инертного газа8.

Результаты испытаний на ударную вязкость по Шарпи показаны на рис. 10. V-образный надрез по Шарпи был сделан в корневой области (лазерной сваркой). Результаты испытаний на ударную вязкость по Шарпи были также идентичны результатам, полученным Хадсоном.

Наплавленный  металл, выполненный дуговой сваркой металлическим плавящимся электродом в среде инертного газа, составляет большую часть объема сварного шва. Следовательно, нет ничего удивительного в том, что механические свойства швов, выполненных с использованием лазерной сварки в корневой части шва, идентичны свойствам швов, выполненных дуговой сваркой металлическим плавящимся электродом в среде инертного газа в корневой части шва.

3. Выводы

Приемлемое качество проварки корня шва достигается  с использованием гибридной лазерно-дуговой сварки при соблюдении целого ряда условий.

Швы удовлетворительного  качества с применением лазерно-дуговой  сварки выполнялись при мощности лазера 4 кВт и скорости 4 м /мин. Наблюдается  существенное повышение скорости в  сравнении с традиционной скоростью проварки корня шва с применением дуговой сварки металлическим плавящимся электродом в среде инертного газа (до 1,5 м /мин). Эта скорость соответствует заданной скорости выполнения корневых швов сварных соединений трубопроводов в рамках данного проекта.

Корневые швы, выполняемые высококачественной лазерной сваркой/заполняющие швы, выполняемые  дуговой сваркой металлическим  плавящимся электродом в среде инертного  газа, со скоростью 1,5 м /мин, демонстрируют  механические свойства (прочность и  ударную вязкость), идентичные свойствам корневых сварных швов, выполняемых дуговой сваркой металлическим плавящимся электродом в среде инертного газа при аналогичных условиях.

Рис. 4. Соотношение глубины проплавления и скорости перемещения.

Рис. 5. Разделка кромок в процессе испытаний  первого прохода в корне шва.

Рис. 6. Корневой сварной  шов, выполненный гибридной лазерно-дуговой  сваркой на листе толщиной 6 мм.

Рис. 7. Разделка кромок под лазерную сварку в процессе выполнения корневых швов/дуговую сварку металлическим  плавящимся электродом в среде инертного  газа для выполнения заполняющих  швов на листах X100.

Рис. 8. Корневой шов  лазерной сваркой / заполняющий шов  дуговой сваркой металлическим  плавящимся электродом в среде инертного  газа на листе из стали марки X100.

Рис. 9. Характеристики прочности; средняя линия оплавления в процессе применения дуговой сварки GMAW.

Рис. 10. Результаты испытаний на ударную вязкость по Шарпи корневых сварных швов, выполненных  лазерной сваркой и заполняющих  швов, выполненных сваркой GMAW в корневой части шва на листе из стали  марки X100.

Список литературы

[1] Energy Information Administration (EIA), International Energy Outlook 2008 — Natural Gas. DOEEIA0484 (2003), US Department of Energy, Washington, DC, USA, June 2008.  
[2] Smith, C.E./Koottungal, L: Worldwide pipeline construction. Oil & Gas Journal, Vol. 106, No. 6, pp. 46 /52, Feb 18, 2008.  
[3] Smith, C.E.: Pipeline economics. Oil & Gas Journal, Vol. 106, No. 33, pp. 50 /59, Sep 1, 2008.  
[4] Hudson, M.: Welding of X100 Linepipe, PhD thesis, Cranfield University, 2004.  
[5] True, W.R.: TCPL installation proves commercial use of X-100 pipe, Oil and Gas Journal, 101, No. 5, pp. 72 /75, 2003.  
[6] Yapp D and Blackman S A, Recent Developments in High Productivity Pipeline Welding, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol. 26, No. 1, pp. 89 /97, Mar 2004.  
[7] Yapp, D., Denney, P., et al.: Nd:YAG laser welding of high strength pipeline steels», In: Pipeline Welding and Technology. Proceedings, ICAWT \'99 International Conference on Advances in Welding Technology, Galveston, TX Oct 26–28, 1999. Publ: Columbus, OH 43221–3585, USA; Edison Welding Institute; Session 5. Paper 5, 1999.  
[8] Gainand, Y., Mas, J. P., et al.: Laser orbital welding applied to offshore pipeline construction, In: Pipeline Technology. Proceedings, 3rd International Conference, Brugge, Belgium, 21–24 May 2000. Ed: R.Denys. Publ: 1000 AE Amsterdam, The Netherlands; Elsevier Science BV; ISBN 0-444-50271-8. Vol. 2. pp. 327 /342, 2000