西部管线用钢焊接粗晶区的韧性研究

采用焊接热模拟技术和示波冲击试验方法，研究了适用于我国西部管线的三种Ｘ６０级管线钢及其焊接热影响区在系列温度下的韧性规律，并从冲击能量特征和组织结构特征的角度对试验结果进行了分析和评价。     

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。     

管线钢焊接粗晶区韧性控制因素的研究

文章采用焊接热模拟技术和现代物理测试的方法,系统研究了管线钢焊接粗晶区的韧性特征,从控制粗晶区韧性的成分因素、工艺因素和组织结构因素出发,探讨了有关控制途径。研究结果表明,不同化学成分的管线钢对焊接热过程具有不同的敏感性,在钢中加入一定量的Ti、Nb微合金化元素,通过TiN、NbC、NbN来控制焊接粗晶区的晶粒尺寸,可达到改善韧性的目的;焊接粗晶区的韧性随焊接冷却时间t_(8/5)呈非单调变化,在中等焊接冷却时间t_(8/5)下韧性值较高;焊后热处理对焊接粗晶区有一定的韧化效果;管线钢的主体组织为针状铁素体和细小的粒状贝氏体时具有较高的韧性。对管线钢焊接粗晶区韧性控制因素的研究,为高质量地进行管线施工和保证输送管线的安全可靠运行奠定了理论基础,对实际生产具有一定的指导意义。     

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。     

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.     

X100钢级管线钢焊接接头热影响区粗晶区冷却时间计算方法研究

为了研究冷却时间t_8/5对X100钢级管线钢焊接接头粗晶区组织性能的影响,采用单丝埋弧焊堆焊X100钢级管线钢板,利用热电偶和函数记录仪等设备测量了粗晶区的冷却时间t_8/5,分别采用最小二乘法拟合与拉格朗日插值得到t_8/5的计算公式,并对理论经验公式、最小二乘法拟合公式与拉格朗日插值公式计算结果进行了试验验证。验证结果表明,最小二乘法拟合公式的计算结果和测量值最接近,可以用来计算X100钢级管线钢热影响区粗晶区的冷却时间t_8/5,也为合理制定X100钢级管线钢的焊接工艺提供了重要依据。     

X80管线钢焊接热影响区的二次脆化研究

采用热模拟技术研究了二次热循环对X80级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1300℃作用后,再经过800℃二次热循环时韧性显著下降,发生严重脆化;经过1200℃二次热循环作用时韧性最好,断口形貌为韧窝状。一次热循环峰值温度800℃作用后,再经过1300℃的二次峰值温度作用,其冲击韧性远远低于母材,发生严重脆化,断口形貌为解理状。     

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。     

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。     

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。     

管线钢管现场焊缝宏观检验方法

为了解决管线钢管现场焊缝宏观检验传统方法存在的成品管浪费量大、耗时长、试样修磨精度不高造成腐蚀时间延长以及环境污染等问题，提出了一种基于投影原理的现场焊缝快速检验方法。该方法可快速完成试样制备以及现场焊缝焊偏量、重合量和宏观质量的快速检测。相比传统检测方法，该方法不会造成成品管浪费，腐蚀操作安全环保，检测效率能提高十几倍甚至数十倍。采用手机软件可进行图像采集、数据处理以及焊偏量和重合量的测量，检测精度和宏观照片清晰度等同实验室焊缝金相宏观检验水平，远高于现场酸蚀法焊缝宏观检验。     

管线钢焊接HAZ硬化因子预测系统的建立

介绍了运用Turbo C语言编程建立的管线钢焊接热影响区(HAZ)硬化因子预测系统。该系统通过对硬化因子和冷却时间t8/5的建立，能够准确的预测出管线钢焊接热影响区硬化因子值。     

管线钢焊缝中晶内针状铁素体的研究进展

为了研究晶内针状铁素体(intragranular acicular ferrite,IAF)对低碳微合金高强度管线钢焊接质量的影响,从IAF的本质、形核机理和长大以及影响其形核的因素等几方面进行了详细分析。研究认为,IAF是一种以非金属夹杂物诱发形核长大的组织,夹杂物种类、夹杂物尺寸、原奥氏体晶粒尺寸和冷却速度是影响其形核的主要因素,低碳微合金高强度管线钢焊缝中的IAF具有显著提高管线钢强度和改善韧性的作用。研究结果以期为高性能管线钢焊接的深入研究及生产实践提供科学指导与参考。     

X80管线钢环焊缝的焊接工艺研究

以目前在我国管道建设中使用的最高钢级X80管线钢为研究对象,采用焊接工艺试验、力学性能测试及显微分析技术研究了CO2气体保护焊工艺下X80管线钢焊接接头的性能和热影响区的组织变化规律。结果表明:采用设计的工艺参数对X80管线钢进行焊接,X80管线钢母材及其焊接接头的显微组织均为针状铁素体和晶内针状铁素体,可以得到合格的焊接接头,能够满足管道建设工程的需要。