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。     

X100管线钢管埋弧焊焊接接头性能分析

对X100管线钢管直缝双面埋弧焊接头进行了微观组织、显微硬度、拉伸及冲击试验。试验结果表明:X100管线钢双面埋弧焊焊缝金属的显微硬度高于母材,热影响区的显微硬度低于母材,焊接接头存在HAZ软化问题;横向焊接接头的抗拉强度满足ISO 3183—2007的要求,抗拉强度值高于母材纵向,但低于母材横向;埋弧焊焊缝金属的韧性良好,韧脆转变温度为-53℃;焊接热影响区的韧性较差,韧脆转变温度约为7℃。     

高强度管线钢焊接性影响因素分析

为了使X80～X120高强度管线钢焊接时获得高强韧性焊接接头,避免产生冷裂纹及热影响区脆化、软化等各种缺陷,针对高强度管线钢的焊接性影响因素进行了分析论述,包括冷裂纹产生的原因及影响因素、管线钢的HAZ软化及脆化影响因素等。重点对管线钢的焊缝与管材的强韧匹配以及管线钢焊接工艺进行了分析研究。研究结果表明,高强度管线钢焊接时,应依据等韧性原则来选用接头的匹配,选择合适的预热温度、含氢量较小的焊接材料、合理的焊接热输入,保证焊接接头具有足够的韧性,满足实际需要。同时针对冷裂纹及热影响区脆化、软化等各种缺陷提出了合理的控制措施。     

深水钻井隔水管用X80钢的焊接性能特点及焊接方法

该文详细介绍了X80高强钢的合金体系、组织形态和强化措施,分析了X80钢的焊接热影响区性能变化特点,X80钢焊接时热影响区会出现脆化和软化。热影响区脆化主要机理是粗晶脆化、组织脆化、马氏体-奥氏体(M-A)组元脆化和组织遗传引起的脆化。热影响区软化是由于在焊接热循环作用下,不仅晶粒粗化,而且在热影响区发生相变,再结晶,晶粒回复以及第二相质点溶解、粗化。在分析焊接性能特点的基础上,推荐了X80钢焊接的常用工艺方法。     

高强度细晶粒结构钢焊接性影响因素综述

综述了涉及高强度细晶粒结构钢焊接性的影响因素。结果表明，高强度细晶粒结构钢焊接性主要问题是接头的冷裂纹敏感性、HAZ的软化和脆化倾向，以及再热裂纹敏感性。焊缝强度匹配对铁研试件裂纹形态的影响，涉及焊缝与母材的相变温度以及焊缝中氢的扩散方向等因素。焊接接头硬度分布中呈现的低硬度HAZ软化区与接头拉伸试件断口部位相一致，表明HAZ软化区是该接头的薄弱环节。热输入对接头力学性能的影响表现为随热输入增大，抗拉强度和屈服强度均被降低，焊缝和HAZ区的冲击吸收能量略有减小。激光焊接试样的较高疲劳寿命是激光焊接工艺特性所决定的。     

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。     

软化对X80管线钢管气体保护焊接头承载能力的影响

针对X80管线钢管环焊接头热影响区软化造成环焊缝断裂失效的问题,采用数字图像相关法对焊接接头拉伸过程的应变分布情况进行了分析,并建立了焊接接头承载能力数值分析模型,对接头断裂位置及承载能力进行了预测,研究软化区宽度及软化程度对环焊接头强度和承载能力的影响。结果显示,焊趾处软化区宽度为0.3 mm、最大软化程度为2.6%时,拉伸过程中在母材处发生颈缩,软化对接头承载能力影响不明显;当软化程度为2.6%时,软化区宽度增大对接头承载能力没有明显影响;当软化区宽度为5 mm、25 mm,软化程度分别为25%和10%时,环焊接头承载能力降低约10%。研究表明,接头承载能力降低与颈缩位置有关,随着软化区宽度的增加,颈缩位置逐渐由母材向软化区转移,达到某一临界值时颈缩发生在软化区,此时接头的承载能力主要取决于软化区的性能,因此导致接头承载能力降低。     

连续管焊接工艺及接头性能研究

根据连续管结构特点开发了专用工装及优化的焊接工艺,并对焊接接头的强度、塑性、硬度、耐腐蚀性能进行了研究.结果表明,连续管对接接头的热影响区中总存在不同程度的软化,该软化区的存在使得接头断裂于焊缝附近,同时接头的强度降低.采用专门开发的水冷焊接工艺可以明显改善软化程度,接头强度下降幅度降低.接头的弯曲、压扁试验结果表明焊接接头具有良好的变形能力.在28％HCl模拟溶液中焊接接头的腐蚀速度很快,由于材质的不同及结构特点的影响,焊缝的腐蚀速度明显高于母材及热影响区.     

X70M大壁厚螺旋埋弧焊管丁字焊缝工艺性能研究

X70M大壁厚螺旋埋弧焊管丁字焊缝焊接接头强度过高,经过成型器反变形易产生层状撕裂,焊缝热影响区温度过高易使焊缝组织产生脆化现象,为了确保X70M大壁厚螺旋埋弧焊管丁字焊缝焊接接头的各项性能指标,采用H08D焊丝与SJ101G焊剂匹配进行工艺试验,焊接过程中严格控制层间温度、减小焊接热输入及焊后热处理形式,通过试验得出了合理的焊接工艺。试验结果表明,按该工艺所焊试件的各项性能指标均达到API SPEC 5L PSL2标准及客户技术条件,采用此工艺已成功地生产了数万吨尼日利亚输油管线用管,效果良好。     

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。     

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。     

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。     

T91耐热钢激光焊和钨极氩弧焊接头组织及力学性能研究

为优化当前T91耐热钢管对接焊缝性能并缩小热影响区,通过对比研究T91耐热钢激光焊（LW）与钨极氩弧焊（GTAW）对接焊缝的微观组织及常温拉伸、高温拉伸、硬度、常温冲击等各项力学性能,探究通过改变当前T91耐热钢焊接工艺提升焊缝质量的新方法。研究结果表明,激光焊（LW）在T91耐热钢的焊接中相比当前使用的钨极氩弧焊（GTAW）展现出了较好的工艺适配性,激光焊（LW）在保证焊缝组织与性能满足接头标准要求的基础上,相比钨极氩弧焊在焊缝粗晶区获得了更为细化的微观组织,焊缝与热影响区更小,且焊缝熔化区室温冲击性能明显提升。     

X70钢板冷填丝气体保护焊工艺研究

为了改善高钢级管线钢焊缝及热影响区的低温冲击韧性,采用焊接工艺参数完全相同的常规MAG焊和冷填丝MAG焊接方法,对X70钢级管线钢进行了焊接对比试验,并对焊接接头进行了低温夏比冲击试验、拉伸试验和金相试验。试验结果显示,在焊接电流相同条件下,冷填丝MAG焊可提高焊丝熔化量30%~55%;在0 ℃、-10 ℃、-20 ℃、-30 ℃时,冷填丝MAG焊接工艺相对于常规MAG焊接工艺,焊缝冲击值有升有降,但热影响区冲击值均有不同程度的提高。研究表明,冷填丝MAG焊接工艺对焊缝及热影响区具有加速冷却作用,尤其有利于改善热影响区的低温冲击韧性,适用于耐磨及耐腐蚀金属表面堆焊,以及对熔深要求较低的中厚板的低线能量、高效多层多道焊接。     

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。     

Mo、Ni元素对X70钢管FCAW-G环焊接头组织性能及形变影响规律研究

针对不同成分合金元素对X70管线钢管和环焊缝的组织性能影响进行对比,并运用光学显微镜、力学性能测试、硬度云图、CTOD和DIC试验等方法从组织和性能方面综合进行分析。结果显示,Mo、Ni微合金元素不仅有利于提高管体的拉伸性能,显著细化晶粒,且在较高的环焊热输入下,含Mo、Ni微合金元素热影响区的冲击性能明显提高,未发生软化现象。在拉伸形变过程中,在无Mo、Ni微合金元素一侧的软化区域发生形变、颈缩导致失效。综合结果表明,适当增加Mo、Ni微合金元素有利于提高管体和环焊热影响区的综合性能,保证高钢级管道建设的安全施工和运营。     

X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能的研究

为了研究X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能,采用MTS和INSTRON万能力学试验机测得了全壁厚X80大应变钢管焊接接头的疲劳寿命及焊接热影响区的疲劳裂纹扩展速率,并采用Gleeble-3500热模拟试验研究了焊接热循环不同峰值温度对组织和性能的影响。结果表明,焊接接头的疲劳性能显著降低,在相同的疲劳寿命条件下,其疲劳裂纹应力降低约100 MPa以上;疲劳裂纹均在焊趾处萌生,并向内沿热影响区扩展;而疲劳裂纹在热影响区的扩展速率随其通过的不同区域而变化。经焊接热循环后,热影响区呈现弱化趋势,强度最低点出现在细晶区,然而细晶区良好的塑韧性有利于抑制疲劳裂纹扩展,改善疲劳性能。     

X70管线钢管环焊接头氢脆敏感性研究

针对X70管线钢管环焊接头进行12 MPa总压、0.36 MPa氢分压下的缺口拉伸试验,研究焊接接头的氢脆敏感性变化,并结合断裂韧性试验和疲劳裂纹扩展速率试验对其的断裂韧性和裂纹扩展行为进行了研究。结果表明,热影响区位置的断面收缩率下降较明显,表现出较高的氢脆敏感性;与常温常压空气中的原始数据相比,X70钢热影响区在0.36 MPa氢分压环境下的裂纹尖端张开位移（CTOD）值下降了9.6%,断裂表面未出现二次裂纹;X70钢热影响区的疲劳裂纹扩展速率与空气环境相比增加了一个数量级,说明氢气能够增大材料的疲劳裂纹扩展速率,但根据实际管道压力波动情况,在0.36 MPa氢分压条件下X70钢管的氢脆敏感性较小。