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.     

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。     

微合金X80管线钢焊接热影响粗晶区韧性与显微组织

利用Gleeble-1500模拟实际焊接条件下三丝纵列焊接热循环过程,通过冲击试验、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及电子背散射衍射(EBSD)对微合金X80管线钢焊接热影响粗晶区(CGHAZ)的显微组织、马/奥组元(M/A)分布及形态、冲击韧性和室温组织粗化程度进行了研究。结果表明,随奥氏体稳定性元素含量的降低,CGHAZ平均晶粒尺寸无明显变化,但晶粒尺寸离散度增加;原奥氏体向贝氏体转变温度升高,晶界渗碳体含量增加,且粒状贝氏体的晶粒取向选择过于单一,大角度晶界(15°)密度显著降低;M/A组元由块状向长条状转变且数量明显减少。上述原因使微合金X80管线钢焊后热影响粗晶区冲击韧性离散性增加。     

X100管线钢粗晶区组织和性能的研究

焊接热影响区粗晶区是焊接接头中薄弱的区域。本文采用焊接热模拟技术、显微组织观察和力学性能测试研究了X100管线钢焊接粗晶区的组织和性能的变化规律,讨论了冷却时间、组织和性能之间的关系。研究表明,焊接粗晶区组织主要由粒状贝氏体组成,随着冷却时间t8/5的延长,晶粒变粗大,贝氏体化铁素体粗化,M-A组元体积分数增大,并由条状变成块状,晶界上M-A组元也变得粗大,导致冲击韧性下降,抗裂性变差,冲击断口形貌脆性断裂的比例越来越大,且硬度、屈服强度、抗拉强度逐渐减小。     

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。     

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.     

二次热循环对X100管线钢粗晶热影响区组织与性能的影响

通过热模拟技术与显微分析方法研究了二次热循环对X100管线钢粗晶热影响区组织的影响规律,再热粗晶区的性能通过夏比V型缺口冲击试验表征。试验结果表明,当二次热循环的峰值温度处于(α+γ)两相温区,试验钢的临界粗晶热影响区出现局部脆化。局部脆化的原因主要有两个:一是临界粗晶热影响区组织粗化;另一是该区MA组元数量多,尺寸大,硬度高。     

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.     

t8/5对X100管线钢热影响区粗晶区断裂韧性的影响

按照BS 7448标准并结合显微分析方法,采用热模拟技术对t8/5条件下X100级管线钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的断裂韧性(CTOD)进行了研究。结果表明,CTOD值随着t8/5的增加而增加,显微组织由板条贝氏体向粒状贝氏体转化。当t8/5=40 s时,原奥氏体晶界处出现的粗化链状M-A组元,使得断裂韧性出现下降;当t8/5=50 s时,断裂韧性继续增加, 但随着热输入的增大,晶粒有粗化的倾向。     

应力作用下X100管线钢SH-CCT曲线

利用Gleeble-3500热-力学模拟试验机测定应力作用下X100管线钢热影响区的相转变温度,并结合金相显微组织观察及显微硬度分析,绘制出X100管线钢的SH-CCT曲线。结果表明：随着冷却速率的增加,相变产物由铁素体逐步转变为贝氏体和马氏体,硬度呈上升趋势。与应力作用时相比,应力作用下各相的开始相变点均有所提高;应力作用使相变所得的显微组织比未施加应力时的更细小,硬度也更高。     

经济型X80管线钢的CCT曲线

利用Formastor-FⅡ型热膨胀仪研究了两种不同成分的X80管线钢的连续冷却相变行为,绘制了连续冷却转变（CCT）曲线,并通过硬度试验,光学显微组织观察等手段分析了传统型和经济型X80管线钢的CCT曲线及两者在不同冷却条件下的相变规律。结果表明,经济型X80管线钢的CCT曲线比传统型的偏左移,但在实际生产冷速下,两条CCT曲线基本重合。随冷却速率的增加,两试验钢的组织转变规律基本相同,且硬度趋于一致;通过合理的控制相变,经济型X80钢可以获得与传统型X80钢相同的组织类型、细化程度以及硬度值。     

碳化钒析出对X80管线钢焊接热影响区韧性的影响

通过Gleeble-3500热模拟机对钒(V)含量分别为0.06%和0.02%的X80管线钢进行了峰值温度为1350℃和750℃的焊接热模拟试验,利用硬度计和光学显微镜(OM)分别分析了焊接热模拟试样硬度和试样中马氏体-奥氏体岛状组织(M-A)的数量、尺寸和形貌。利用透射电镜(TEM)对母材、粗晶区和部分相变区中粒子析出进行了表征。结果表明,与0.02%含V量X80管线钢相比,0.06%含V量的X80管线钢由于V含量较高,在受到多道次焊接热循环影响时,部分相变区有较大量碳化钒(VC)粒子析出,明显阻碍位错运动,使其强度明显提高的同时脆性增大、塑性变形难以进行,导致其焊接热影响区韧性下降。     

X80管线钢焊接热影响区的韧性分析

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.韧性是天然气长输管线的重要性能,采用热模拟技术、现代工程测试手段和显微分析方法,分析了不同热输入参数下X80管线钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)韧性(夏比冲击功和CTOD)的差异及其原因.在一定范围内,较高焊接热输入下CGHAZ的韧性比较低热输入下CGHAZ的韧性明显高,超过一定范围,随着热输入的增加韧性激剧下降.造成不同热输入下韧性差异的根本原因是由CGHAZ显微组织的差异引起的.较低的热输入下CGHAZ中产生了一定量的低碳马氏体,从而导致韧性较差.     

Nb含量和热输入量对X80管线钢焊接粗晶区的影响

以工业含铌X80管线钢为对象,研究了不同Nb含量条件下,焊接热影响区粗晶区中的原奥氏体晶粒和析出的状态;通过对焊接热影响区中粗晶区的热模拟实验,研究了不同热输入下,高Nb管线钢焊接粗晶区的晶粒粗化、显微组织演变、及大角晶界分布等情况。结果表明,高Nb钢的粗晶区范围更窄,粗晶区内的晶粒尺寸更小;经过双道焊的热循环后,高Nb钢粗晶区的析出尺寸更小,没有对韧性有害的大尺寸析出。此外,原奥氏体晶粒的粗化,以及显微组织中大角晶界密度的下降,明显降低了高Nb管线钢焊接粗晶区的韧性。     

Microstructure and toughness of coarse grain heat-affected zone for Nb-microalloyed X80 pipeline steel

Based on welding thermal simulation on Nb-microalloyed X80 pipeline steel using Gleeble-3500 thermal simulation equipment,microstructure and impact toughness in coarse grain heat-affected zone (CGHAZ) ...     

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.     

Influence of the secondary welding thermal cycle on the microstructure and property of coarse grain heat-affected zone in an X100 pipeline steel

The influence of the secondary thermal cycle on the microstructure of coarse grain heat-affected zone in an X100 pipeline steel was investigated by means of a thermal simulation technique and microscopic analysis method. The property of coarse grain heat-affected zone was characterized by Charpy V-Notch impact properties testing. The results indicated that the experimental steel exhibited local brittleness of intercritically reheated coarse-grained heat-affected zone when the peak temperature of secondary thermal cycle was in the range of two phases region (α and γ). There were two main reasons for the local brittleness. The first was that the microstructures of intercritically reheated coarse-grained heat-affected zone were not fined although partial grain recrystallization occurred. The second was that M-A islands, which had the higher content, larger size and higher hardness, existed in intercritically reheated coarse-grained heat-affected zone.