X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区的组织和性能

采用热模拟技术研究了X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区组织、显微硬度和韧性的变化规律,分析了焊后冷却速度和粗晶区组织、性能之间的关系.结果表明,X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区组织类型主要为铁素体和少量珠光体、粒状贝氏体、板条贝氏体和板条马氏体4种类型.焊接粗晶区软化是X80级抗大变形管线钢焊接面临的主要问题.当焊后冷却速度在15～30℃/s之间时,X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区的强度、室温以及低温韧性匹配良好,组织以板条贝氏体为主.     

X80管线钢的焊接性研究

X80管线钢是西气东输二线工程的主导钢材,其焊接质量直接决定管线的安运行全.采用热模拟技术研究了X80管线钢焊接热影响区工艺条件、组织和力学性能之间的关系.结果表明X80管线钢焊接粗晶区的组织类型为贝氏体和铁素体,不存在典型的M组织,淬硬性倾向较小.粗晶区的软化现象不太显著.焊接线能量对粗晶区的冲击韧性影响最为显著.当采用8kJ/cm的线能量和60℃的预热温度时,粗晶区的晶粒较细,组织由板条贝氏体和一定量的粒状贝氏体组成,由于粒状贝氏体对板条贝氏体的分割作用,使板条贝氏体的长度较小,方向性差,表现的韧性最优越.因此在X80管线钢的焊接中为使粗晶区获得较高的韧性,应采用较小的线能量和合适的预热温度.     

热输入对X80管线钢焊接粗晶区组织与性能的影响

采用热模拟技术模拟研究不同热输入对X80管线钢焊接粗晶区组织与性能的影响。结果表明,焊接热影响粗晶区组织主要由板条状和粒状贝氏体组成,随着热输入的增加,焊接热影响粗晶区的板条贝氏体数量逐渐减少,粒状贝氏体数量逐渐增加,彼此交错分布。当热输入E=20 kJ/cm时,焊接热影响粗晶区晶粒虽有所长大,但板条贝氏体和粒状贝氏体交叉混合分布,表现出较好的冲击性能。通过分析得出,采用焊前预热和小热输入的焊接工艺既可以减少高温停留时间tH,防止晶粒粗化,又可以相应的提高800℃到500℃的停留时间t8/5,给组织相变提供适当的时间,以达到改善X80管线钢手工焊工艺。     

焊接热循环对X80管线钢粗晶区韧性和组织的影响

利用焊接热模拟技术、光学金相、透射电子显微镜和示波冲击韧度试验、断裂韧度试验研究了焊接热循环对X80管线钢粗晶区韧性和组织的影响。试验结果表明,在六种热循环参数下,X80管线钢模拟粗晶区具有不同的显微组织,当焊接热循环参数较小时,以下贝氏体和板条马氏体为主,随着热循环参数的增大,以粒状贝氏体为主,且其中的M—A岛的形态由细短条状转变成大长条状或大块状,分布由晶界转向晶内,同时数量增多,韧性恶化。     

自保护药芯焊丝焊接X70管线钢接头力学性能和微观组织特点

对X70大管径管线钢焊接用自保护药芯焊丝进行研究.并进行焊接工艺和力学性能的评定,以确定其现场的焊接性,所有结果符合美国石油行业标准API1104《管道及有关设施的焊接》和一些附加的国内标准.结果表明,自制的自保护药芯焊丝有较好的全位置焊接性、良好的脱渣性和电弧稳定性,较低的飞溅率和发尘量.接头的抗拉强度为730～760MPa,-20℃冲击吸收功为125J.表明自制的自保护药芯焊丝能够在焊接X70管线钢时获得合格的接头.X70接头焊缝中微观组织有针状铁素体、块状铁素体、先共析铁素体和粒状贝氏体,在热影响区粗晶区没有发现魏氏组织.焊缝柱状晶区和HAZ粗晶区的主要组织是粒状贝氏体.在焊接接头中获得贝氏体组织,使这种自制自保护药芯焊丝能够符合规定的力学性能的要求.     

不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为

通过腐蚀疲劳试验研究了在H₂S环境中不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为及机理，对试样的微观组织、断口和裂纹扩展路径进行了观察.结果表明，X65管线钢焊接接头焊缝的微观组织主要由先共析铁素体、粒状贝氏体和M/A组元构成，M/A组元增大了焊缝的脆性.粗晶热影响区主要由板条贝氏体和粒状贝氏体组成，焊缝和粗晶热影响区的硬度较高，韧性较差.在不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳机理均为阳极溶解+氢脆混合机制，但低应力幅下腐蚀作用带来的损伤更加显著.随着应力幅的增大，试样的腐蚀疲劳寿命显著降低，裂纹扩展的速率也越快.此外，二次裂纹主要沿着贝氏体板条束的晶界扩展，裂纹尖端在针状铁素体和先共析铁素体处产生了钝化现象，这两类组织有着良好的抗氢脆能力.     

X80管线钢焊接热影响区组织和性能分析

采用焊接热模拟技术和金相显微组织分析技术,对首钢研制开发的X80热轧板卷在不同焊接热循环下的组织和力学性能变化规律进行了深入分析.结果表明,粗晶热影响区是X80管线钢焊接热影响区中冲击韧性较差的区域,存在严重脆化.粗晶热影响区脆化是由于晶粒的粗化以及粒状贝氏体、上贝氏体、M-A组元等非平衡中低温转变产物数量增多造成的,且其冲击韧性随着t8/5的增加而降低.细晶热影响区是X80管线钢焊接热影响区的软化区域,软化程度随着焊接热输入的增加而增加.     

超低碳超高强X120管线钢焊接热影响区粗晶区的组织转变

采用热模拟试验方法分析了超低碳超高强X120管线钢焊接热影响区粗晶区的组织转变.粗晶区连续转变曲线（SH-CCT）表明,在较宽的冷却速度范围内（0.8～25℃/s）,X120管线钢粗晶区组织为贝氏体;当冷却速度小于0.8℃/s和大于25℃/s时,分别有少量准多边形铁素体和少量马氏体形成.热模拟焊接热输入在12～25 kJ/cm的范围时,粗晶区组织为贝氏体;硬度（276～297 HV 0.2）与室温冲击吸收功（208～225 J）稳定.结果表明,X120管线钢可适用较大范围热输入的焊接,这主要与超低碳设计有关.     

焊接热输入对X100管线钢粗晶区组织及性能的影响

采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段,对X100管线钢在不同焊接热输入下粗晶区的组织及性能的变化规律进行了研究.结果表明,随着焊接热输入的增加,X100管线钢的强韧性降低.当热输入为10kJ/cm左右时,焊接粗晶热影响区的显微组织以贝氏体铁素体和粒状贝氏体为主,这种组织赋予材料以最佳的强韧性水平;当热输入为20kJ/cm左右时,焊接粗晶热影响区的显微组织以粒状贝氏体和准多边形铁素体为主,材料有较好的强韧配合;而当热输入大于30kJ/cm时,由于多边形铁素体增多,材料的强韧性降低.因此可将10～20kJ/cm作为X100管线钢的推荐热输入.     

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=15～20 kJ/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.     

Study on the microstructure and hardness of in-service welded joint of X70 pipeline steel

Hydrogen induced cracking （HIC） is one of the main problems of in-service welding onto active pipeline. Microstructure and hardness of welded joint have a vital effect on hydrogen induced cracking. The microstructure and hardness of welded joint of XTO pipeline steel were studied using simulation in-service welding device. The results show that the main microstructures of in-service welded seam are grain boundary ferrite , intracrystalline acicular ferrite , as well as small amount of widmanztatten structure. The main microstructures of coarse grain heat-affected zone （CGHAZ） are coarse granular bainite, lath ferrite and martensite. Metastable phases such as martensite and lath ferrite are found in CGHAZ because of the too quick cooling velocity a＇nd the hardness of the CGHAZ is high.     

焊接热循环对09MnNiDR钢热影响区低温韧性的影响

利用Gleeble-3800研究了焊接热循环对09MnNiDR钢焊接热影响区粗晶区（CGHAZ）和中间临界再热粗晶区(IRCGHAZ)低温韧性的影响. 结果表明,热输入为15 kJ/cm、层间温度为150 ℃时,CGHAZ组织形态为板条状马氏体+下贝氏体,下贝氏体的存在限制了马氏体的生长,提高了低温韧性,而IRCGHAZ继续保持了CGHAZ的组织. ?70 ℃冲击试验中,IRCGHAZ相比于CGHAZ具有较好的低温冲击韧性,热输入为15 kJ/cm、层间温度为150 ℃时,冲击吸收能量最高为65 J. 根据热模拟结果,采用焊接热输入15 ~ 22 J/cm、层间温度为150 ℃的工艺参数对09MnNiDR钢进行焊接,?70 ℃冲击试验中热影响区冲击吸收能量值为101 J,冲击断口存在大量的等轴韧窝,具有较好的低温韧性;?70 ℃拉伸试验屈服强度为477 MPa、抗拉强度607 MPa、断后伸长率为28.5%,表现出较好的强度和塑性;硬度试验结果表明母材、焊缝和热影响区硬度依次增大,且没有软化现象.     

Toughness improvement by Cu addition in the simulated coarse-grained heat-affected zone of high-strength low-alloy steels

The effect of microstructure and Cu addition in a simulated coarse-grained heat-affected zone (CGHAZ) of a high-strength low-alloy (HSLA) steel subjected to 100?kJ?cm^?1 heat input welding was studied. It has been observed that the primary microstructure in Cu-free HSLA steels is dominated by bainite, whereas, in Cu-bearing HSLA steels, the predominant microstructure is acicular ferrite. The acicular ferrite nucleated at intragranular complex inclusions consisting of Al and Ti oxides, covered with layer of MnS and CuS. The presence of high intensity of acicular ferrite and hard impingements between acicular ferrite laths or plates has contributed to the fine-grained and interlocked microstructure. The enhanced toughness in CGHAZ of Cu-bearing HSLA steel is attributed to the fine-grained interlocked microstructure of acicular ferrite.     

焊接热输入对Q690高强度桥梁钢焊接热影响区粗晶区组织与力学性能的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了16 mm厚Q690高强度桥梁钢不同焊接热输入(E)条件下焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的组织演变规律,研究了焊接热输入、组织和力学性能之间的关系。结果表明:Q690高强度桥梁钢CGHAZ的组织主要为板条马氏体(LM)、板条贝氏体(LB)和粒状贝氏体(GB)。随着焊接热输入的增大,LM含量逐渐减少,LB和GB含量逐渐增多,组织逐渐粗化;CGHAZ的显微硬度和-40℃冲击吸收能量均逐渐减小;当15 kJ/cm≤E≤30 kJ/cm时,CGHAZ组织为细小的LM和LB,大角度晶界(HAGB)含量较高而GB和M-A组元含量较少,显微硬度较高且冲击韧性较好。     

特厚耐候桥梁钢板模拟热影响粗晶区组织性能

使用热模拟试验机模拟60 mm厚耐候桥梁钢Q500qENH在不同焊接热输入(E)下热影响粗晶区热循环过程,研究了单道次热循环下热影响粗晶区(CGHAZ)、多道次焊接下CGHAZ经二次峰值温度(T_p2)加热的各亚区(临界加热(IRCGHAZ)和过临界加热(SRCGHAZ))的组织和性能.结果表明,随着E的提高,CGHAZ显微组织由板条状贝氏体逐渐向粒状贝氏体过渡,马氏体/奥氏体(M/A)组元逐渐粗化,夏比(Charpy)冲击吸收功和维氏硬度逐渐降低.当E不超过50 kJ/cm时,SRCGHAZ呈韧性断裂;提高T_p2导致SRCGHAZ韧性提高;当E升高至100kJ/cm时,SRCGHAZ为脆性区.各种E下的IRCGHAZ含有粗大的M/A组元,均为脆性区.     

ASTM4130钢再热粗晶热影响区组织及韧性分析

采用金相、扫描电镜、透射电镜和焊接热模拟方法,研究了二次热循环对ASTM4130钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)显微组织、冲击韧性和断口形貌的影响.结果表明,再热粗晶热影响区低温冲击韧性均低于母材,发生热影响区整体脆化.临界粗晶区(IRCGHAZ)冲击吸收功损失分别为母材和CGHAZ的96.6%和37.9%,脆化现象最...     

焊接热输入对超低碳贝氏体钢热影响区CGHAZ组织性能影响

为探索不同焊接热输入对超低碳贝氏体钢焊接接头热影响区(CGHAZ)粗晶区显微组织和冲击性能的影响,采用Gleeble 3500热模拟试验机模拟不同热输入,研究热输入对Q420q EN钢接头热影响区粗晶区的显微组织和冲击韧性的影响,并采用扫描电镜、示波冲击和透射电镜等技术对钢热影响区粗晶区进行了表征。结果表明,随着焊接热输入的变化,热影响区粗晶区的显微组织变化明显,板条贝氏体和粒状贝氏体的含量发生相应变化;同时,随着焊接热输入由18 kJ/cm增加到30 kJ/cm,接头热影响区粗晶区在-20℃下的冲击韧性先增加后减小。     

WB36钢临界再热粗晶区组织性能

用热模拟方法研究了WB36钢（15NiCuMoNb5）临界再热粗晶区（IRCGHAZ）组织特征及性能,分析组织转变过程及M-A组元形成原因,揭示了1RCGHAZ脆化机理。结果表明,IRCGHAZ保持粗大的板条状马氏体组织特征,形成了密集的M-A组元,其中条状M-A组元分布于马氏体板条间,而在原始奥氏体晶界形成链状M-A组元。与一次粗晶区（CGHAZ）、二次粗晶区及过临界再热粗晶区（SCCGHAZ）相比,IRCGHAZ的韧性最低,它将导致接头的局部脆化现象。IRCGHAZ脆化的主要原因是存在于晶内的条状M-A组元,而不是分布于晶界的粒状M-A组元,这是由于条状M-A组元比颗粒状M-A组元更容易引起解理断裂。     

Heterogeneous Microstructure-Induced Mechanical Responses in Various Sub-Zones of EH420 Shipbuilding Steel Welded Joint Under High Heat Input Electro-Gas Welding

Heterogeneous microstructure-induced mechanical responses in EH420 shipbuilding steel welded joint by electro-gas welding processed have been systematically studied by scanning electron microscopy,electron backscatter diffraction and mechanical testing.Comparing with the coarse-grained heat-affected zone (CGHAZ),the weld metal presents higher toughness (129.3 J vs.37.3 J) as it contains a large number of acicular ferrites with high-angle grain boundaries (frequency 79.2％) and special grain boundary Σ3 (frequency 55.3％).Moreover,coarse austenite grains in CGHAZ and slender martensite-austenite constituents between bainite laths may likely facilitate crack propagation.Polygonal ferrites and tempered pearlites formed at the junction of the fine-grained heat-affected zone and the intercritical heat-affected zone induced a softened zone with an average hardness of 185 HV0.5,which is the main reason for the occurrence of tensile fracture.     

10Ni8CrMoV钢热影响区粗晶区在二次焊接热循环中的组织转变与韧性

采用焊接热模拟试验及金相、透射电镜分析技术研究了10Ni8CrMoV钢一次热循环的粗晶区在二次热循环过程中的组织转变与韧性特征,结果表明:由于马氏体板条间奥氏体薄膜的存在,10Ni8CrMoV钢在二次热循环作用下仍具有良好的低温冲击韧度,再热粗晶区、临界再热粗晶区均未出现局部脆化现象。但试验钢临界再热粗晶区因发生组织遗传,其低温冲击韧度相对于一次热循环粗晶区稍有降低。