不銹鋼管在線焊接過(guò)程中存在很多質(zhì)量問題。例如，焊縫錯(cuò)位和咬邊，焊縫不夠?qū)?。不銹鋼管燒穿和氫氣開裂是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。國(guó)際管道研究協(xié)會(huì)（PRCI）為不銹鋼管的在線焊接問題提供解決方案，如打磨、套管和補(bǔ)焊。
(1) 燒穿
在在線焊接過(guò)程中，當(dāng)熔池下無(wú)熔融金屬的瞬態(tài)殘余強(qiáng)度低于管內(nèi)壓力時(shí)，管壁焊接不穩(wěn)定，導(dǎo)致介質(zhì)泄漏。泄漏的石油和天然氣會(huì)爆炸并危及操作員的安全。使用低氫焊條進(jìn)行焊接并控制熱輸入水平可產(chǎn)生最小穿透深度并降低燒穿的可能性。
國(guó)內(nèi)外研究人員主要對(duì)不銹鋼管的發(fā)生條件和燒穿預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究。
在國(guó)外，PCI公布的《管道維修手冊(cè)》燒穿預(yù)測(cè)有更詳細(xì)的研究。 PRCI 表示，它使用低氫焊條進(jìn)行焊接，以防止不銹鋼管燃燒。使用時(shí)不會(huì)發(fā)生焊接。如果焊池下方的未熔化區(qū)域被加熱到足夠的溫度（遠(yuǎn)高于982C），即使在低管道壓力下也會(huì)發(fā)生燒穿。因此，減壓在防止燒穿方面相對(duì)無(wú)效。美國(guó)BMI和EWI研究所進(jìn)行了一系列在線焊接和安裝分配管道測(cè)試，發(fā)現(xiàn)焊縫熔深臨界溫度為980C，并開發(fā)了預(yù)測(cè)管道內(nèi)襯溫度的軟件。在線焊接。加拿大RJ Belanger等人的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，不銹鋼管內(nèi)的壓力與燒穿的可能性呈正相關(guān)，在臨界壓力下，內(nèi)壁溫度仍在規(guī)定范圍內(nèi)，因此不夠準(zhǔn)確。決定是否此外，F(xiàn). Ramos 等人[3] 認(rèn)為可以通過(guò)綜合考慮管道內(nèi)壁溫度和HAZ 硬度來(lái)預(yù)測(cè)燒穿。管道的壁厚也可以預(yù)測(cè)是否會(huì)發(fā)生燒穿。 PRCI 認(rèn)為壁厚為6.4mm 或更大將顯著降低燒穿的機(jī)會(huì)。 ASME 對(duì)氣體管道燒穿進(jìn)行了研究[4]，研究表面管壁的厚度與氣體流速和管內(nèi)壓力有關(guān)。安全壁厚（最小壁厚）在管道一定的內(nèi)壓下隨著氣體流量的增加而減小，而不銹鋼管的安全壁厚（最小壁厚）則隨著管道內(nèi)壓的增大而增大。管道以特定的氣體速度。 Cisilino等研究了輸氣管道腐蝕坑內(nèi)套管修補(bǔ)管壁厚下限，發(fā)現(xiàn)允許套管修補(bǔ)焊縫的缺陷剩余壁厚下限增加。隨著流量的增加。
在韓國(guó)，Lin Quanhong 等人對(duì)五種不同的管線鋼在不同條件下進(jìn)行了焊接實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明燒穿概率與供應(yīng)壓力呈正相關(guān)，與不銹鋼管壁厚呈負(fù)相關(guān)。顯示該測(cè)試還確定了12 kJ/cm 輸入熱量下的安全壁厚。對(duì)于有缺陷的管道，薛小龍通過(guò)多次變換得到管道的承載力和不銹鋼管道的剩余強(qiáng)度，進(jìn)而估算燒穿概率。高強(qiáng)[8]比較了不同冷卻方式對(duì)燒穿的影響。水冷式水的導(dǎo)熱系數(shù)比空氣高，所以水冷式管內(nèi)壁最高溫度低于風(fēng)冷式，更難燃燒。李超文[9]對(duì)X70管線鋼在線焊縫燒穿不穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，采用DNV-RP-F101方法計(jì)算了工作壓力上限，為防止燒穿提供了判據(jù)。
(2)氫氣裂解
隨著介質(zhì)流從管壁散熱，焊縫冷卻速度增加，由此產(chǎn)生的氫致開裂現(xiàn)象稱為氫致開裂?？刂朴蓺湟鸬牧鸦热紵щy得多。氫致開裂具有三個(gè)先決條件：焊縫中的氫、硬化趨勢(shì)和應(yīng)力狀態(tài)。為了防止氫致開裂，不銹鋼管廠必須消除三個(gè)先決條件中的至少一個(gè)。如采用低氫焊接工藝，降低焊接氫含量。
國(guó)外已有關(guān)于氫致開裂的預(yù)防措施的研究。 EWI 在一些石油公司的資助下完成了在線焊接工藝研究，并發(fā)布了焊接工藝規(guī)范(WPS) 和工藝鑒定記錄(PQR)。 Phelps [10] 研究了氫致開裂的影響因素，發(fā)現(xiàn)：
回火焊道工藝可以在一定程度上改善焊縫的金屬組織，降低馬氏體的比例，減少氫致開裂的可能性。 B. A. Graville 認(rèn)為，在線焊接中熱影響區(qū)的高應(yīng)力是導(dǎo)致開裂的主要因素，多道焊工藝可以降低焊接殘余應(yīng)力。 PRCI 《管道維修手冊(cè)》 描述了氫裂紋的形成和預(yù)防。研究表明，氫致開裂通常發(fā)生在應(yīng)力集中的區(qū)域，例如焊縫或焊根。這是防止氫裂的第一步。是采用低氫焊條或低氫焊接工藝。也可以通過(guò)最小熱輸入、最小預(yù)熱溫度、回火珠沉積順序或以上三個(gè)規(guī)則的組合來(lái)防止氫的出現(xiàn)。焊縫中出現(xiàn)裂紋。 Michael Fox [12] 提出了一種降低外加應(yīng)力的方法來(lái)控制氫氣開裂，體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面，降低了套管安裝過(guò)程中的應(yīng)力集中。套管和管道之間的間隙減小。）另一方面，應(yīng)用適當(dāng)?shù)闹魏突靥罴夹g(shù)。
在韓國(guó)，王英用HAZ硬度來(lái)預(yù)測(cè)氫致開裂（硬度上限為350HV），首先根據(jù)母材的化學(xué)成分計(jì)算各相的硬度，再計(jì)算受熱影響的硬度。該面積是根據(jù)Blondean 公式獲得的。金海成研究了16Mn鋼管在線焊縫修復(fù)，并在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了焊接接頭金相和力學(xué)性能檢測(cè)。石油大學(xué)對(duì)16Mn管線鋼管在線焊接過(guò)程中焊縫的組織和性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)由于流體介質(zhì)的快速冷卻，焊縫出現(xiàn)貝氏體和氫致開裂。道焊，有人提出可以降低殘余應(yīng)力，提高管道在線焊接質(zhì)量。