X80级Nb-Cr钢管不同强度匹配下的接头组织与性能研究

研究了不同强度匹配下X80级Nb-Cr钢手工焊环焊接头的显微组织和硬度。结果表明：不同强度匹配下填充层组织经过后续焊道的热处理作用,打破了焊缝柱状晶的形态,焊缝组织为针状铁素体＋少量粒状贝氏体＋少量先共析铁素体,粗晶区组织为粒状贝氏体＋板条状铁素体;盖面层焊缝组织以针状铁素体组织为主,粗晶区组织以板条状铁素体＋粒状贝氏体为主;盖面层高硬度组织板条铁素体和粒状贝氏体明显增多,硬度整体偏大。     

16Mn管线钢管在役焊接修复的研究

在役管道焊接修复可以解决泄压停输修复中的修复工期长,经济损失及环境污染较大等问题,具有很广的应用前景。研究了16Mn管线钢管在役焊接修复过程中接头的组织与性能,研究结果发现：焊接电流为110A时,增大冷却速度,焊缝出现更多的侧板条铁素体和上贝氏体,热影响区(HAZ)甚至出现了M-A组元;在流动水冷却下,增大焊接电流,侧板条铁素体减少,焊缝的柱状晶比例减小,等轴晶比例增加;采用多层多道焊可以改善结晶条件,细化组织,降低硬度,对焊接接头有益。     

填充金属对X100管线钢焊缝组织性能的影响

采用埋弧自动焊机和焊接热模拟试验机对X100管线钢进行了埋弧双丝焊接试验,对比分析了两种焊接工艺下得到的焊缝区组织性能的变化情况及影响因素,研究填充金属对X100管线钢组织性能的影响规律。研究结果表明,经过埋弧双丝焊所得X100管线钢焊缝组织主要以针状铁素体、粒状贝氏体和少量先共析铁素体组成,组织比较细小,与母材性能相比,焊缝区的冲击韧性良好,强度有待提高;经过焊接热模拟方法所得X100管线钢焊缝区的组织主要以板条贝氏体和少量粒状贝氏体组织组成,焊缝区的强韧性基本和母材保持一致。     

加热温度对X80钢级热煨弯管组织性能的影响

采用热模拟试验方法、力学性能测试技术及显微分析技术研究了加热温度对X80钢级热煨弯管组织性能的影响规律。结果表明,随着加热温度的升高,X80热煨弯管强度升高,塑韧性降低。加热温度为950℃时,组织形态以粒状贝氏体及贝氏体铁素体为主,辅之少量的软相组织,其优良强韧性的获得归因于细小的有效晶粒尺寸及多相分布的混杂组织单元;加热温度高于1 050℃时,横贯奥氏体晶界的粗大贝氏体铁素体板条结构的存在可导致韧性的严重恶化;处于两相区加热温度为850℃时,多边形铁素体的存在不利于强度水平的提高。     

多道次环焊焊缝组织变化规律与冲击韧性的关系研究

采用力学性能试验、断口及其金相组织的原位分析等方法,研究了环焊缝韧性下降的原因。结果表明,在多道次环焊焊接过程中,焊缝组织由于受到后一道次热输入的影响,其组织会产生连续变化。多道焊焊缝中的组织按二次热循环的温度从高到低按柱状晶组织、粗晶区组织、细晶区组织、粗晶区与M/A混合组织、亚临界粗晶区组织的顺序呈规律性重复变化。其中粗晶区与回转奥氏体冷却形成的晶界链状M/A组元是焊缝韧性下降的主要原因。     

高钢级管线钢摩擦焊焊接接头组织与硬度分析

为了提高高钢级管线钢焊缝的冲击韧性,采用连续驱动摩擦焊对X80管线钢进行了焊接,并对其焊接接头的组织及硬度进行了分析和检测。结果表明,X80管线钢连续驱动摩擦焊焊接接头焊缝区组织为铁素体和粒状贝氏体,热影响区的组织由原始的针状铁素体转变为先共析铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体。焊接接头的硬度高于母材,其中焊缝区域硬度最高,达到了247.4HV10,其次是热影响区,母材的硬度最低,且在焊缝两侧,硬度值呈对称分布。     

国产06Ni9钢药芯焊丝气体保护焊焊接接头组织与力学性能研究

为了推动06Ni9钢及其焊接技术的国产化,采用三种不同焊接热输入10 kJ/cm、 15 kJ/cm和20 k J/cm对国产06Ni9钢进行药芯焊丝气体保护焊,焊后采用光学显微镜对焊缝和粗晶区的组织进行观察,并测试焊接接头的拉伸、弯曲、硬度等常温力学性能以及-196℃低温下的冲击、落锤、CTOD等低温力学性能,对比分析焊接线能量对焊接接头组织和性能的影响。结果表明:在三种不同焊接热输入下所焊接头焊缝区组织主要为奥氏体及其析出相,粗晶区组织主要为板条马氏体及残余奥氏体,焊接接头各项力学性能均满足标准要求,且相差不大。     

X100焊管的组织性能

对X100焊管的母材和焊接接头微观组织及其与力学性能之间的关系进行了研究。结果表明,母材的组织为粒状贝氏体和针状铁素体,且针状铁素体含量较多时,强韧匹配较好,有较好的低温冲击韧性;焊缝组织为针状铁素体和先共析铁素体,不同组织焊缝性能相差不大;热影响区粗晶区组织为粒状贝氏体,细小弥散的马奥岛有利于热影响区粗晶区获得跟好的强度和韧性,但是较多的马奥岛会提高热影响区的韧脆转变温度。     

X90M钢板对接接头性能测试与分析

对管线钢用X90M钢板自动埋弧焊对接接头进行了力学性能测试、微观组织观察、SEM扫描等试验。分析得出焊缝组织主要由针状铁素体和粒状贝氏体组成,热影响区除粒状贝氏体外,还有少量块状铁素体。硬度测试结果表明,热影响区并不存在明显软化现象,焊缝和热影响区的冲击吸收能量均对温度较为敏感,但焊缝中纵横交错分布的针状铁素体和柱状晶状态导致其韧性比热影响区稍差。0℃下的母材和热影响区冲击断口形貌呈韧窝形状,而焊缝断口形貌则为准解理特征。     

焊接二次热循环对X90管线钢组织和性能的影响

针对X90管线钢焊接过程中二次热循环作用下,焊缝热影响区易产生脆化的问题,采用热模拟技术研究了不同二次热循环峰值温度对X90管线钢焊接粗晶区性能的影响。试验结果表明,一次峰值温度1 350 ℃作用下,再经过800 ℃二次热循环后,热影响区韧性显著下降,发生严重脆化,主要是由于该区遗传了粗晶区粗大的组织形态,同时沿原奥氏体晶界形成粗大、高度富碳、呈项链结构的M/A组元;X90管线钢一次热循环粗晶区经峰值温度为950 ℃的二次热循环后,晶粒细小,组织分布较为均匀,低温冲击韧性较好。     

t_(8/5)对X90管线钢焊接热影响区细晶区显微组织的影响

为了研究焊接冶金与热循环过程对X90管线钢焊接热影响区细晶区显微组织的影响,采用淬火变形膨胀仪模拟了不同t8/5条件下X90管线钢热影响区细晶区的热循环过程,并在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察了其显微组织随t8/5不同而变化的情况。研究结果表明,当t8/56 s时,X90管线钢会获得粒状贝氏体、贝氏体铁素体和板条马氏体的混合组织;当t8/512 s时,X90管线钢组织以多边形铁素体为主,并随着t8/5的减小,会先后出现珠光体和粒状贝氏体;当t8/5控制在6~12 s时,细晶区组织主要为性能良好的贝氏体组织和少量准多边形铁素体。为获得综合性能优异的焊接接头,冷却过程中焊接热影响区细晶区的t8/5应控制在6~12 s更为合适。     

自保护药芯焊丝中Cr含量对钢管焊缝冲击性能及组织的影响

从自保护药芯焊丝合金元素角度出发,探究了自保护药芯焊丝半自动焊焊缝冲击性能不稳定的主要影响因素。采用两种不同Cr含量的自保护药芯焊丝对同一种钢板进行焊接,对获得的焊缝金属进行了夏比冲击性能检测和金相组织分析,探究了合金元素Cr对自保护药芯焊丝半自动焊焊缝组织及冲击性能的影响。分析结果表明:焊丝中Cr含量较高的焊缝冲击功离散性大,且焊缝中链状M/A含量高。     

1Cr低合金管线钢焊接接头组织和性能研究

采用TIG焊对1Cr低合金管线钢进行了焊接,研究了焊接接头的显微组织、力学性能和耐蚀性,探讨了1Cr低合金钢的焊接性能。结果表明,以铁素体组织为主要特征的母材和热影响区具有较好的冲击韧性,冲击吸收功较高;以粒状贝氏体组织为主的焊缝区,韧性较母材和热影响区稍差。焊接接头的最高硬度为250HV,出现在熔合线附近,整体硬度适中。在管线钢中加入1％Cr未明显降低接头热影响区韧性或提高硬度,表明1Cr低合金管线钢具有较好的焊接性。     

焊接工艺对22mm壁厚X80管道环焊缝冲击韧性的影响

为了优化22 mm壁厚X80管道施工中环焊缝焊接工艺,采用管线铺设过程中常用的自保护药芯焊丝半自动焊接工艺,研究了不同焊接热输入及焊道排列对焊缝组织和冲击韧性的影响。结果显示,在所研究的热输入范围内,焊道排列对焊缝组织和冲击韧性影响不大;焊接热输入在16 k J/cm以上时,焊缝金属的冲击韧性急剧下降;焊接热输入在10 k J/cm时,焊缝金属的冲击韧性波动较大;热输入在12~15 k J/cm时,焊缝金属的冲击性能最佳。研究表明,X80自保护药芯焊丝对焊接热输入较为敏感,采用12~15 k J/cm的热输入施焊,可确保焊缝金属的冲击韧性满足工程技术要求,此时焊道排列对焊缝金属的冲击韧性无影响。     

焊材匹配对低温弯管焊缝组织和低温冲击韧性的影响

针对低温弯管生产过程中焊缝金属韧性降低的问题,采用不同焊材匹配获得了3种不同成分的低温热煨弯管焊缝试样,并采用热模拟试验机研究了加热温度对热煨弯管焊缝组织和性能的影响。结果显示,3种热煨弯管在焊态条件下,焊缝的组织均以针状铁素体为主,且具有较高的低温冲击功,经模拟加热后,焊缝组织转变为针状铁素体、多边形铁素体和粒状贝氏体的混合组织,且随着加热温度的升高,针状铁素体减少,低温冲击功降低。随着Mn和Ni含量的增加,在较低加热温度条件下,焊缝组织中针状铁素体增加,低温冲击功较高,但在较高加热温度条件下,焊缝组织则转变为粗大的回火粒状贝氏体,低温冲击功降低。结果表明,为得到较好的焊缝低温冲击性能,加热温度宜在925 ℃以下。     

X80管线钢环焊缝气体保护焊焊丝的研制

针对X80管线钢的组织与性能特点,研究设计了适用于管线钢现场焊接用Mn-Ni-Mo-Ti合金系气体保护焊焊丝;测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧性、抗拉强度和硬度。该焊丝的熔敷金属屈服强度600 MPa,抗拉强度645 MPa,-30℃夏比冲击功105 J。该焊丝用于X80管线钢现场焊接结果表明,焊缝抗拉强度645 MPa,-10℃夏比冲击功平均值145 J,焊缝具有很好的强韧性匹配。采用金相显微镜和SEM对使用该焊丝焊缝微观组织和断口形貌分析表明,焊缝金相组织主要为针状铁素体、少量的先共析铁素体和粒状贝氏体的组织,断口为韧窝状,呈现典型的塑性断裂特征。     

3Cr钢高频焊管性能试验研究

对试制的3Cr钢高频焊管进行了金相分析、力学性能测试、沟槽腐蚀敏感性试验以及常温常压腐蚀试验。结果表明,焊缝金属流线升角及熔合线宽度控制合理,焊缝、热影响区及母材组织均以铁素体和贝氏体为主,且母材组织中有少量M/A组元;管材在具有较高强度的同时具有良好的塑性;焊缝沟槽腐蚀敏感性低于1.3,管体母材常温、常压腐蚀试验,腐蚀速率为0.118 mm/a,腐蚀产物呈颗粒状分布于试样表面。     

高钢级管线钢自保护药芯焊丝环焊接头韧性影响因素研究

针对高钢级管道自保护药芯焊丝半自动焊接环焊缝韧性离散性较大的问题,结合国内某X80天然气长输管道项目自保护药芯焊丝环焊接头实际分析结果,运用扫描电镜、透射电镜、气体元素分析、化学萃取相分析以及夏比冲击韧性测试等检测手段,对焊缝韧性影响因素进行了综合分析。结果显示,焊缝中夹杂物的平均颗粒尺寸为0.4 μm,在解理面或准解理面的起裂位置均未发现夹杂物;自保护药芯焊丝环焊缝中存在一定数量的间隙固溶氮;自保护药芯焊丝中大量Al的加入促进了室温下大量M/A组元的生成。研究表明,夹杂物并不是导致环焊缝韧性离散分布的主要原因,而焊缝中存在的间隙固溶氮和大量M/A组元是导致自保护药芯焊丝环焊缝韧性离散分布的主要原因。     

X80管线钢用气体保护焊丝的研制

为了满足X80管线钢焊接时的强度、冲击韧性等性能要求,设计了以Mn-Ni-Mo-Ti-B为合金系的焊丝。确定了X80管线钢用气体保护焊丝熔敷金属组织应以大量针状铁素体和少量粒状贝氏体的复合组织为主,同时明确了焊丝的化学成分。试验分析表明,所用焊丝熔敷金属强度、冲击韧性和硬度等均达到了要求值。焊缝熔敷金属显微组织也达到了设计目标,即获得了以针状铁素体为主,其间弥散析出少量粒状贝氏体的焊缝复合组织。同时利用扫描电镜对冲击断口形貌进行了分析,断口具有典型的韧窝。最后利用透射电镜探究了针状铁素体在夹杂物表面的形核机理。