37Mn5的焊接性剖析

　　1.1 37Mn5为常用的石油套管资料，规范参照美国石油学会规范API5A，钢级J55。经过核算37Mn5的碳当量来剖析其焊接性。37Mn5的化学成分见附表。

　　选用国际焊接学会碳当量公式核算：

　　CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

　　CE=0.69>0.4

　　经核算碳当量超越0.4，资料焊接性较差。若要焊接，需求较高的预热温度和严格的工艺办法才能得到合格的焊接质量。

　　依据37Mn5合金元素含量对组织功能的影响剖析其焊接性：

　　37Mn5为石油套管资料，常用钢级J55。自身碳含量较高，0.34%~0.39%，使钢的过冷奥氏体转变曲线向右移动，过冷奥氏体稳定性增高;加入合金元素Cr，Mn，Ni，Cu等合金元素，使钢的过冷奥氏体转变曲线进一步向右移动，愈加增强了过冷奥氏体的稳定性，并且使Ms点(马氏体构成开始点)升高;这些影响都使37Mn5的淬硬倾向增大，焊接时较容易呈现裂纹。

　　37Mn5冷裂倾向大，首要类型是淬硬脆化裂纹。因为其自身强度高，焊接热影响区的高硬度值高及快冷，极易生成马氏体。焊接时宁可选用大的线能量，不应过火减小焊速，应适当增大焊接电流。为下降冷却速度，延伸焊接接头从800~500℃的冷却时刻，改进焊缝金属及热影响区的显微组织，使热影响区硬度下降，需焊前预热，焊后回火。

　　37Mn5热裂倾向不大，因其导热系数不是很高，不易生成低熔共晶体;再热裂纹倾向也不大，因其不含强碳化物。37Mn5抗拉强度≥517 MPa，屈从强度379~522MPa，选用与其强度匹配的焊丝ER55-G，该焊丝焊接工艺功能优秀，Ni含量较高，有很强的抗冷裂功能，熔敷金属具有优秀的归纳力学功能。

　　因为焊接37Mn5时，需求较大的热输入量, 母材及焊材强度值都较大，焊接时内应力极大, 焊接时需求边焊边锤击焊缝，焊后进行热处理消除内应力，避免因为应力过大导致焊后开裂。焊后热处理同时能改进焊接组织功能。

　　2 37Mn5的焊接工艺实验

　　依据上述37Mn5的焊接性剖析，拟定如下两种工艺计划：

　　(1)焊接方法的挑选：80%Ar+20%CO2气保焊。焊接资料的挑选：焊丝选用ER55-G，直径Φ3.2mm。焊接参数：电流250~320A，电压26 ~30V;焊接速度35~50cm/min;预热温度为100℃, 确保层间温度不低于预热温度，但也不允许高于预热温度30℃。焊后处理：空冷，不进行任何热处理。

　　(2)焊接方法的挑选：80%Ar+20%CO2气保焊。焊接资料的挑选：焊丝选用ER55-G，直径Φ3.2mm。焊接参数：电流250~320A，电压26 ~30V;焊接速度35~50cm/min;预热温度为100℃, 确保层间温度不低于预热温度，但也不允许高于预热温度30℃。焊后处理：回火处理，温度600±20℃，保温时刻为4h;升温速率50℃/h, 降温速率50℃/h。

　　用上述两种焊接工艺焊接的试块，实验结果如下：

　　第(1)种计划得出的结果：拉伸实验，断母材，合格;热影响区3个试样的冲击值26，47，23，不合格;侧弯四个试样分别有3.75mm 的裂纹，4mm裂纹，1.38mm裂纹，0.89mm裂纹, 不合格;实验证明此种工艺计划不合理。

　　第(2)种计划得出的结果：拉伸实验，断母材，合格;热影响区3个试样的冲击值51，40，40，合格;侧弯四个试样全部无缺，合格;实验证明此种工艺计划合理。焊后热处理能改进焊接组织功能，是37Mn5焊接能否得到满足技术要求的焊接接头的重要因素之一。

　　石油套管是保持油井运转的生命线，资料一般为37Mn5，规范API5A，钢级J55，长度随油井的深度长短不一，一般较长。为确保功能且便利运送，石油套管结构设计为单个管体与接箍进行螺纹衔接后运送到油田，在现场首尾相接，达到长度要求后运用。为加固螺纹衔接的强度及防松操控，接箍与管体螺纹衔接后必须焊接。因为石油套管的运用环境恶劣，除对管体自身质量要求较高外，对焊接的质量要求也极其严格。经过上述焊接剖析及实验，得出了能够满足要求的焊接工艺，这将为往后石油套管在焊接方向的发展提供极其重要的依据。