X80高性能管线钢焊接热敏感性研究

利用焊接热模拟技术、光学金相、透射电镜和冲击试验,研究了4种X80高性能管线钢焊接粗晶区韧性随焊接热输入的变化规律。结果表明,其焊接粗晶区的韧性不仅受焊接热输入大小的影响,而且不同的管线钢在相同的焊接热输入下,粗晶区韧性下降的幅度不同,具有不同的热敏感性。

X80管线钢粗晶区在不同焊接热输入下的韧性

采用热模拟技术、力学性能测试手段及显微分析方法,研究了三种X80管线钢焊接粗晶区在不同焊接热输入(E)下冲击韧性和断裂韧性的变化规律。结果表明,当E>30kJ/cm时,由于粗晶区中多边形铁素体和珠光体的形成,致使其韧性严重恶化;在E<15kJ/cm条件下,由于马氏体的过饱和固溶作用以及较高冷却速度所形成的高应力状态,使得粗晶区的韧性受到损害;而在E=15～20kJ/cm条件下,试验钢焊接粗晶区的主要组织为多位向分布的针状铁素体,表现出较好的韧性值。

热输入对管线钢热模拟焊缝粗晶热影响区冲击韧性的影响

为了研究不同热输入对管线钢焊缝粗晶热影响区冲击韧性的影响,选用40~55 kJ/cm 4种不同焊接热输入量(对应于t8/5=21~40 s)对管线钢进行了热模拟焊接试验,并对不同焊接热输入下的焊缝冲击韧性、冲击断口形貌进行了研究。研究结果显示,随着t8/5的增加,相变过程的冷速逐渐降低,导致相变形成的板条结构宽化,M-A组元的宽度逐渐变粗(即短轴、长轴之比增大),尺寸增大且粗大的M-A组元在晶界上链接成串,从而降低了冲击韧性;随着t8/5的增加,韧脆转变温度升高;热模拟峰值温度一致且较高导致混晶,也是引起冲击韧性降低和试验值分散性较大的原因;冲击断口的SEM形貌观察和能谱分析显示,材料中形成的大尺寸Ti、Nb复合碳氮化物析出相,以及形成的邻近两个或多个Al_2O_3和CaS复合夹杂物可以成为诱发脆性解理断裂的起裂源。

X100管线钢热敏感性研究

利用焊接热模拟技术、光学金相、透射电镜和冲击试验等现代测试手段研究了X100高性能管线钢HAZ粗晶区韧性随焊接热输入的变化规律,并提出了高性能管线钢热影响区的韧化方向。结果表明:当热输入分别为10kJ/cm、20kJ/cm、25kJ/cm和50kJ/cm时,与母材相比,其HAZ粗晶区韧性随着焊接热输入不同的值,粗晶区韧性下降的幅度不同,表现为具有不同的热敏感性。其中热输入为10kJ/cm时下降得最少,热输入为50kJ/cm时下降得最多。这是由于前者的晶粒内部形成的贝氏体铁素体板条细长、平直,而后者的组织产生了尺寸较大的准多边形铁素体和退化形态的M-A岛所致。

高酸性气田L415级管线钢粗晶区热模拟试验研究

粗晶区是焊接接头性能最为薄弱的区域,在高酸性气田服役条件下更为突出。通过焊接热模拟的方法研究了焊接热输入和不同后热处理状态对L415级管线钢粗晶区组织和性能的影响。结果表明,采用焊接热输入为25 kJ/cm,焊后进行700℃×1 h的退火处理时,可以获得较好的组织和性能,-30℃冲击吸收能量平均值为260 J。