不同焊接热输入对X90管线钢CGHAZ组织与性能的影响

为了获得X90管线钢埋弧焊接的合理热输入,采用Gleeble-3500型热模拟试验机模拟了不同焊接热输入条件下X90管线钢的热循环过程,同时采用显微组织观察、冲击试验和硬度试验的方法,研究了不同焊接热输入对X90管线钢粗晶热影响区(CGHAZ)组织与性能的影响规律。结果显示,X90管线钢经焊接热模拟后, CGHAZ显微组织主要有贝氏体铁素体、粒状贝氏体和M/A岛组元组成,冲击韧性优异;当焊接热输入E30 kJ/cm时,显微组织中贝氏体铁素体减少,粒状贝氏体不断增多,晶粒尺寸变大,同时M/A组元也由细小的网状长大成大条状或块状,韧性显著下降, CGHAZ存在软化现象。研究表明,对于X90管线钢的埋弧焊接,当焊接热输入E30 kJ/cm时可获得良好的综合力学性能。     

焊接热输入对X100管线钢焊接热影响区组织与强度的影响

采用焊接热模拟技术和金相显微组织分析技术,对不同焊接热输入下X100管线钢热影响区的强度和组织变化规律进行了深入分析.研究结果表明,经过焊接热循环后,X100管线钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)强度均有不同程度的下降,且下降幅度随着热输入的增加而增加,当焊接热输入达到40 kJ/cm时,CGHAZ的强度已不能满足X100管线钢最低强度要求.X100管线钢CGHAZ软化可归结于粒状贝氏体增加和晶粒亚结构的粗化,且粒状贝氏体所占比例和晶粒的粗化程度均随着热输入的增加而增加.     

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Al2O3和CaS复合夹杂物可以成为诱发脆性解理断裂的起裂源。     

焊接热循环对高Nb X70级管线钢热影响区组织和韧性的影响

采用热模拟技术和显微分析技术,研究了焊接热循环对高Nb X70级管线钢热影响区组织和韧性的影响.结果表明:粗晶区是X70级管线钢热影响区中韧性较差的区域,粗晶区韧性恶化主要是晶粒粗化以及粒状贝氏体、上贝氏体等非平衡低温转变产物数量增多造成的,且粗晶区的冲击韧性随着t8/5的增加而降低.     

X80管线钢焊接热影响区组织和氢渗透行为研究

为了进一步研究X80管线钢热影响区组织对氢渗透行为的影响,利用焊接热模拟技术模拟了X80管线钢在不同峰值温度下生成的焊接热影响区,研究了800~1 350 ℃的峰值温度对焊接热影响区的组织、显微硬度和氢渗透行为的影响。焊接热影响区组织分析结果显示,当峰值温度为800 ℃时,组织主要为铁素体和贝氏体,晶粒大小分布不均匀,M-A组元呈岛状;峰值温度为900 ℃时,组织主要为细小的铁素体和粒状贝氏体,晶粒分布均匀,M-A组元呈岛状和粒状;峰值温度为1 150~1 350 ℃时,组织均以粒状贝氏体为主,M-A组元主要分布在原奥氏体晶界处。焊接热影响区硬度试验和氢渗透试验结果显示,显微硬度随着峰值温度的升高,呈先升高后降低趋势,并且发生了明显的软化;随着峰值温度的升高,组织的氢扩散通量和氢表现扩散系数逐渐增大,吸附氢浓度逐渐减小。研究表明,在焊接热影响区组织中,部分相变区的氢脆敏感性最高,容易造成氢聚集,进而引起氢脆等现象。     

t8／5对X70级管线钢热影响区粗晶区性能影响

利用焊接热模拟技术,通过光镜、环境扫描电镜和力学试验分析,研究了焊接热循环中t8/5对X70级管线钢粗晶区性能的影响.结果表明,随着t8/5的增加,粗晶区硬度逐渐减小,贝氏体化铁素体祖化,且其间的M-A组元由条状转变为块状,平均弦长增加,体积分数增大,奥氏体晶界M-A组元增多变粗,管线钢的韧性恶化,抗裂性变差,冲击断口扩展区呈脆性断裂.当t8/5=20 s时,试样的起裂区可观察到大量的韧窝,具有较好的冲击韧性值.     

焊接预热温度对X80级管线钢组织性能的影响

通过焊接热模拟试验和冲击韧性试验,研究了不同预热温度对X80级管线钢组织性能的影响.结果表明,当焊接热输入为10 kJ/cm时,随着预热温度的增加,X80钢粗晶热影响区韧性有所增加;当焊接热输入为20 kJ/cm时,预热温度对韧性没有明显的改善;当预热温度超过150 ℃,已开始出现对韧性构成损害的块状铁素体和珠光体组织.     

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。     

X80焊接热影响区组织与性能的模拟试验研究

针对X80管线钢焊接热影响区的软化与脆化问题,研究模拟焊接热影响区的组织性能分布规律,为X80管线钢化学成分及焊接工艺的优化提供技术参考;采用Gleeble3500热模拟试验机对三种不同化学成分的X80钢进行焊接热影响区模拟试验研究,分析焊接热循环峰值温度、冷却时间t8/5对显微组织、拉伸性能、维氏硬度、冲击韧性的影响规律。当峰值温度范围为800~1000℃,X80焊接热影响区的临界区和细晶区存在软化现象;随着冷却时间t8/5的增大,X80焊接热影响区的软化率和软化温度范围均呈增大趋势,X80焊接热影响区的临界区和粗晶区易出现脆化现象。合理设计X80管线钢的化学成分和原始显微组织,可有效减小焊接热影响区的软化与脆化趋势。     

X80管线钢热影响区不同区域组织与韧性的规律性研究

采用Gleeble-3500型热模拟试验机,分析了相同峰值温度,不同焊接线能量条件下组织与冲击韧性的关系:测定了3种X80管线钢热影响区在不同焊接线能量和峰值温度下的组织和冲击韧性.结果表明,焊接线能量为45 kJ/cm时的冲击韧性要优于25 kJ/cm时的冲击韧性.当峰值温度大于750℃时,25 kJ/cm时的冲击韧性要优于45 kJ/cm时的冲击韧性;在相同焊接线能量条件下,峰值温度为750℃,1 250℃,1 350℃时,即热影响区的临界区、粗晶区,其冲击韧性较差.     

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。     

预热温度对X80管线钢焊接热影响区组织性能的影响

X80管线钢在焊接过程中,热影响区由于受到焊接过程热的作用,其组织和性能会发生较大的变化,尤其是粗晶热影响区的组织和性能变化最大。采用热模拟技术、工程测试手段和显微分析方法,研究了焊前预热温度对X80管线钢粗晶热影响区的夏比冲击韧性的影响规律,并分析了原因,确定了管道在小线能量下焊接的预热温度。认为在较小线能量下焊接,焊前预热对粗晶区的韧性有利,在现场焊接线能量为10kJ/cm时,推荐焊前预热温度为150℃;若在较大线能量下焊接,焊前预热对粗晶区的韧性没有益处,预热温度过高会给粗晶区韧性带来损害,应予以限制。     

组织特征对高强管线钢焊缝及热影响区韧性的影响

为了研究组织特征对高强管线钢管焊缝及热影响区韧性的影响,降低管线建设成本,保证服役管道的安全性和可靠性,以X80管线钢为例,分析了奥氏体晶粒尺寸、第二项粒子、HAZ粗晶区第二相组织等对管线钢管焊缝及HAZ韧性的影响。分析结果表明,适当控制t8/5和tH,保证第二相粒子的数量、均匀分布及HAZ粗晶区贝氏体的均匀化和精细化,避免岛链状大尺寸尖角型M-A组元的产生是提高焊缝及热影响区韧性的有效方法。另外,在焊材的设计和制备上做好多元合金和微合金含量的精细配比和冶炼,防止合金元素偏聚,形成大尺寸夹杂和异类相影响焊缝塑韧性。     

高强度管线钢焊接接头不同缺口位置的断裂韧性研究

采用夏比冲击试验,研究了X65级高频焊管、X80和X100级埋弧焊管焊接接头不同缺口位置的断裂韧性,用扫描电镜和金相方法分析了冲击试样断口特征和微观组织。结果表明,高钢级管线钢高频焊接焊缝处的断裂韧性最低,其冲击功大小与热处理工艺密切相关;而埋弧焊接热影响区断裂韧性在熔合线处最低,其主要原因是此处的组织为粗大的粒状贝氏体,而且强度越高焊接热循环对管线钢的作用越强,在熔合线附近更容易产生粗大组织,使断裂韧性降低。讨论了油气输送管道用钢管标准和技术条件对焊缝和热影响区冲击试样缺口位置的规定。     

X120管线钢焊接热影响区组织与韧性

采用热模拟试验技术,研究了X120管线钢焊接热影响区的组织与性能变化规律,结果表明：在X120钢的焊接热影响区中存在两个脆化区,即焊接粗晶区和两相临界区。粗晶区随焊接热输入的增加,脆化有减弱的趋势。该钢采用低C、高Nb、微Ti复合成分设计,有利于抑制焊接粗晶区原奥氏体晶粒长大,但高的合金含量及B的添加增加了钢的淬透性,导致了粗晶区韧性的降低。沿原奥氏体晶粒形成的岛状组织是导致两相区韧性降低的主要原因。