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。     

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。     

针状铁素体管线钢焊接热敏感性的研究

论述了针状铁素体管线钢的组织与性能特点，并通过对四种X80级管线钢焊接粗晶区韧性随焊接热输入变化规律的分析，说明了管线钢焊接粗晶区的脆化不仅受焊接线能量的影响，而且不同的管线钢在相同的焊接线能量下，焊接粗晶区韧性的下降幅度和韧脆转变温度的上升幅度是不同的，表现为具有不同的热敏感性。同时，还从焊接粗晶区组织变化中找出了粗晶区性能变化的原因，并提出了韧化方向。     

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。     

焊接热输入对厚壁X80管线钢粗晶热影响区组织及性能的影响

为了研究焊接热输入对X80管线钢粗晶热影响区的组织及性能影响,采用热模拟技术,对不同焊接热输入下X80管线钢的力学性能与显微组织进行了研究和分析。研究结果表明,在不同热输入量下厚壁X80管线钢粗晶热影响区组织为板条贝氏体、粒状贝氏体及M-A岛组织。当热输入量小于25 kJ/mm时,粗晶热影响区组织以贝氏体板条为主,冲击韧性最佳,但硬度较高;当热输入量在25 kJ/mm时,试验钢粗晶热影响区组织为板条贝氏体与粒状贝氏体,冲击韧性较高,且硬度适中;随着热输入的增大,粗晶热影响区中的粒状贝氏体变得极为粗大,同时,M-A形态与分布发生急剧变化,粗晶热影响区出现严重软化,冲击韧性值明显下降。     

单电源双细丝并联埋弧焊接工艺应用探讨

针对多丝埋弧焊固有的焊接线能量大,容易导致焊缝及热影响区组织和力学性能恶化,造成粗晶区和临界粗晶区粗化、脆化以及X80以上高钢级管线钢热影响区软化问题,通过对单电源双细丝并联埋弧焊接工艺的分析探讨,认为将该工艺合理地应用于多丝埋弧焊生产中,可以进一步提高焊丝熔敷速度、焊接速度,尤其是可以显著降低焊接线能量,对于改善焊缝及热影响区的热循环过程、细化晶粒、强韧性具有重要意义。     

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.     

铁素体钢焊接热影响区脆化的研究

本文通过金相、Ｘ射线衍射、扫描电镜（ＳＥＭ）和电子探针（ＥＰＭＡ）等试验方法，对高铬铁素体不锈钢焊接区域的显微组织和焊接热影响区（ＨＡＺ）脆化特性进行了试验研究，并对焊后经过再加热处理的ＨＡＺ晶粒粗化倾向、析出物及断口形态进行了分析。试验结果表明，晶粒粗化、析出物增多以及晶界氧化是造成铁素体钢焊接ＨＡＺ脆化的主要原因，ＨＡＺ中的析出物（ＴｉＮ、ＴｉＣ和β－Ｃｒ２Ｎ等）对脆化裂纹的产生和扩展有促进作     

X80级管线钢焊接热影响区不同区域的韧性分布

研究了X80级管线钢焊接热影响区不同区域的韧性分布.结果表明, X80级管线钢在焊接过程中形成的热影响区由不同温度下形成的梯度组织组成.焊接加热温度为1 300 ℃时所形成的粗晶区韧性最低,是受焊区的薄弱环节.950 ℃以下的焊接热过程,对管线钢的韧性没有大的损害.引起热影响区性能恶化的主要原因是高温引起的晶粒长大以及由于晶粒粗大而引起上贝氏体等非平衡低温转变产物的增多.     

细晶粒碳钢的焊接性分析

细晶粒碳素钢在焊接热循环作用下,晶粒长大和组织、性能的变化影响焊接性能.经实验发现细晶粒碳钢焊接接头拉伸试验断口在远离热影响区的母材上.热影响区粗晶区有较多的侧板条铁素体,尽管试件断口分析说明粗晶区的韧性低于母材,但缺口冲击功并不显示热影响区的冲机韧性低于母材.     

焊接二次热循环峰值温度对X80级管线钢组织性能的影响

采用模拟焊接热循环的方法,研究了二次热循环对X80级管线钢焊接热影响区组织和性能的影响.结果表明,在双面焊和多道焊中,当焊接二次热循环峰值温度处于α γ两相区时,所试验的X80钢表现为局部脆化.此时形成的M-A组元含量、尺寸、硬度的变化是引起局部脆化的主要组织因素.     

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.     

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。     

X80高强度管线钢的焊接性分析

分析了X80高性能管线钢的碳当量、热裂纹敏感性、冷裂纹敏感性以及焊接热影响区的脆化问题,探讨了防止X80管线钢产生冷裂纹的工艺措施及提高焊接热影响区韧性的途径,为X80高性能管线钢在实际管道建设中的应用提供了理论基础.     

X80钢焊接热影响区脆化软化现象热模拟试验研究

为了研究X80管线钢焊接热影响区(HAZ)组织及力学性能随冷却速度和焊接线能量的变化规律,采用热模拟试验的方法,对特定化学成分和原始金相组织的26.4 mm厚X80管线钢进行了热模拟试验。试验结果表明:通过采用加速冷却或高熔敷率低线能量焊接工艺,可以适当提高热影响区冷却速度,达到细化热影响区晶粒、改善或消除热影响区脆化软化的目的,有效改善了X80管线钢热影响区强韧匹配,提高了产品合格率。     

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。     

X80和X90管线钢热影响区组织与韧性对比

采用热模拟方法对X80和X90管线钢进行了热影响区不同区域组织与性能的研究,研究发现:两种钢级管线钢热影响区不同区域的组织与性能既存在相同点,又有不同之处。相同点为热影响区的4个区域(粗晶区、细晶区、临界区和亚临界区)中,亚临界区和细晶区的冲击韧性较好,而粗晶区和临界区的冲击韧性较差;不同点为X90钢级管线钢热影响区细晶区韧性比X80差。经过分析认为,这主要是由于X90钢级细晶区中,低温韧性较差的块状铁素体要多于X80钢的缘故。     

X80管线钢焊接热影响区软化问题研究

为了提高管线钢焊接热影响区组织性能,控制热影响区软化问题,分析了当前超低碳微合金X80直缝埋弧焊管焊接热影响区的软化现象,以及热影响区软化导致的弯曲开裂等质量问题。采用焊接热模拟及批量生产检验数据统计分析等方法,研究了影响X80管线钢焊接热影响区软化的因素。研究结果表明,母材合金元素、焊接热输入、母材强度以及三者之间的匹配是影响焊接热影响区软化的关键因素。指出,母材合金设计应考虑焊后热影响区的强度,母材强度应与热影响区强度相匹配。     

低合金高强度钢焊缝热影响区脆硬及冷裂纹分析

在焊接低合金高强度钢(X65钢种以上)时,焊缝(特别是内焊)时有出现细微的裂纹和热影响区中出现低塑性的脆硬组织,着重分析其焊接特点和裂纹产生的机理。     

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。