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。     

多丝直缝埋弧焊管焊缝形貌对热影响区冲击功的影响

为了研究多丝直缝埋弧焊管焊缝形貌对热影响区冲击功的影响,分析了直缝埋弧焊管焊接接头不同区域的组织和韧性分布规律,得出由于热影响区冲击试样刻槽处焊缝宏观形貌的不同,冲击试样刻槽所经过的焊缝、热影响区（HAZ）及母材的比例各不相同,造成HAZ冲击功结果不稳定。试验结果表明,稳定的焊缝宏观形貌,应从坡口准备、成型各工序、焊接工艺及操作等方面进行严格规范及标准化操作。     

不同回火温度对X70管线钢管焊缝组织性能的影响

为了研究热煨弯管制作过程中回火温度对X70直缝埋弧焊管焊缝组织性能的影响规律,开展了热处理试验,并对试样进行了力学性能检测及金相分析,研究了不同回火温度对X70焊管焊缝热影响区韧性的影响。研究结果采表明,采用500~550℃回火处理时,弯管焊接接头冲击韧性和强度匹配最佳;采用570~600℃回火处理时,焊缝和热影响区冲击韧性迅速恶化,已不适宜用作油气输送管线用管。     

X100螺旋埋弧焊管焊接接头冲击韧性研究

采用落锤冲击试验法测试了X100螺旋埋弧焊管焊接接头的低温冲击韧性,并进行了断口特征及微观组织分析。结果表明,沿管壁厚度方向的冲击韧性变化不明显;焊接接头的冲击韧性呈现母材冲击韧性最高,约是焊缝和热影响区的1倍,焊缝略高于热影响区;母材韧窝尺寸大且深,焊缝韧窝尺寸均匀但较浅,焊接热影响区以小尺寸韧窝为主,含少量大尺寸韧窝;焊缝和粗晶区的大尺寸条状或棒状M—A岛使冲击韧性下降。     

HR3C钢焊接接头高温时效后的显微组织和力学性能试验研究

通过力学性能试验、光学金相显微镜、透射电子显微镜,研究了HR3C钢焊接接头高温时效后的显微组织和力学性能。试验结果表明,经650 ℃时效,HR3C钢焊接接头的强度和硬度升高,焊缝硬度上升幅度大于母材;焊缝的时效脆化倾向明显,时效7 000 h后冲击功都保持在15 J以下。对试验结果的分析表明,焊缝区晶界处M₂₃C₆相的连续网状分布及σ相、G相的存在导致了其较低的缺口冲击功,而晶内均匀细小Z相的沉淀强化作用则提高了接头的强度和硬度。     

07MnNiMoDR与10Ni3MoVD组焊焊接试件性能研究

通过试验研究,获得了07MnNiMoDR与10Ni3MoVD(均为淬火+回火)两种高强合金钢建造的低温设备组焊焊接试件的室温拉伸试验、弯曲试验、冲击试验和硬度试验检测数据及金相组织图。试验数据表明,(1)焊接后焊缝的抗拉强度高于07MnNiMoDR母材。(2)焊缝区、热影响区、母材区的材料伸长率一致,焊接接头的塑性和完整性较好。(3)在-50℃条件下,焊缝区的冲击功大于80J,母材和热影响区的冲击功明显高于焊缝区。(4)母材区与相应热影响区的硬度值偏差不大,高于焊缝区。同一区域不同部位测试结果偏差较小,焊缝区、热影响区及母材区淬硬倾向不明显。金相试验组织图分析结果与试验数据吻合良好。     

焊接转子窄间隙焊接接头冲击韧性数值研究

采用微压剪方法测试了1 000 MW核电汽轮机焊接转子焊接接头的剪切强度,并由均质母材拟合确定了剪切强度与屈服强度间的关系,反推得到整个焊接接头微区屈服强度,利用有限元法LS-DYNA显式动力学分析软件,对焊接接头动态冲击过程进行了数值模拟。分别计算了缺口位于焊缝中心、距焊缝中心2 mm,4 mm,6 mm,8 mm,10 mm及热影响区时冲击过程中的吸收功,分析了冲击韧性的变化及焊接接头力学不均匀性对冲击韧性的影响。     

X80级准ф1219mm×22.0mm螺旋埋弧焊管的研制

采用低C高Mn及Nb-Mo复合添加、微合金化设计和洁净化冶炼、控轧控冷工艺制造的X80级大壁厚热轧卷板,通过钢管低应力成型、焊接速度优选以及双探架超声波检测等技术,成功开发出X80级准ф1 219 mm×22.0 mm螺旋埋弧焊管。按标准要求对该产品进行了组批力学性能试验,试验结果显示:钢管管体横向屈服强度为580~670 MPa,抗拉强度为665~770 MPa,焊缝抗拉强度为695~760 MPa;焊接接头最大硬度小于268 HV10;-10℃管体横向平均冲击功大于319 J,热影响区平均冲击功大于183 J,焊缝平均冲击功大于137 J;0℃管体横向DWTT剪切面积均为100%。试验结果表明,钢管整体具有良好的力学性能和可焊性。     

X80高钢级管线钢冲击韧性研究

对某厂X80高钢级管线钢母材、焊缝、热影响区进行了夏比冲击韧性试验。试验发现夏比冲击热影响区的冲击功较低,对X80钢的热影响区补样进行系列冲击试验,并对断口形貌和显微组织进行观察,认为应当把热影响区的夏比冲击功(CVN)值作为冲击载荷条件下焊接接头的一个评判特征值。     

试样加工及试验对螺旋埋弧焊管焊缝冲击韧性的影响

通过对X70螺旋埋弧焊管生产中焊缝冲击试验的总结和分析,研究了冲击试样的V形槽深度、V形槽中心偏离外焊缝中心距离、试样尺寸、试验冷却温度以及低温冷却、保温时间对焊缝冲击试验值的影响。结果显示:随着V形槽深度的增加,焊缝冲击功呈线性降低;在正常情况下（即V形槽中心偏离外焊缝中心距离为0 ）的焊缝冲击功比在V形槽中心偏离情况下的冲击功低;半尺寸试样（55 mm　×　10 mm　×　5 mm）的冲击功换算后大于全尺寸试样（55 mm　×　10 mm　×　10 mm）的冲击功;随着试验温度的增加,焊缝冲击功逐渐增加,呈递增趋势;冲击试样在完全冷却后,保温时间的长短对冲击功的影响不大。     

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。     

螺旋埋弧焊管预精焊焊接接头性能分析

介绍了螺旋埋弧焊管预精焊生产工艺,对预精焊工艺生产X70钢级φ1 016 mm×17.5 mm螺旋埋弧焊管焊接接头拉伸试验、夏比冲击试验、维氏硬度试验等试验结果进行了统计分析,并与传统的一步法工艺进行了对比.结果表明,预精焊生产工艺焊接接头抗拉强度与一步法工艺基本相当,夏比冲击韧性、维氏硬度等性能略优于一步法工艺,综合...     

X90螺旋埋弧焊管焊缝横向裂纹分析

为了提高X90螺旋埋弧焊管的焊缝质量,推动其工程服役的快速发展,对X90螺旋埋弧焊管的焊接接头以及焊缝横向裂纹进行了金相分析,并对横向裂纹的产生原因进行了分析与讨论。焊缝横向裂纹显微形貌和能谱检验结果表明,在焊接工艺不稳定情况下,制管工序中焊缝承受的多种拉应力叠加后作用于焊缝内残留焊剂部位,导致该部位的拉应力超越材料强度极限引发裂纹萌生和扩展;横向裂纹在纵向截面上起源于焊缝中的残留焊剂,由内焊缝向外焊缝扩展,而其在水平截面上由焊缝向母材扩展;随着远离起裂源点,裂纹断口形貌呈现由准解离断裂向解离断口渐变,整体表现出脆性断裂特征。     

X90钢级大直径螺旋埋弧焊管的研制

为了响应管道建设向高强度、高压力的发展趋势,采用低C、高Mn和Mo-Cr-Ni-Cu-Nb-Ti合金设计体系和控轧控冷技术,开发出以粒状贝氏体为主,辅之少量板条状贝氏体铁素体的X90管线钢。通过对低应力成型技术及焊接技术等制管工艺的研究,成功开发出X90钢级Φ1 219 mm×16.3 mm超高强度螺旋埋弧焊管。按照标准对该产品进行了组批性能检测,结果显示,钢管管体横向屈服强度625~740 MPa,抗拉强度715~835 MPa,焊缝抗拉强度770~825 MPa;焊接接头最大硬度小于270HV10;-10 ℃下管体横向平均冲击功大于340 J,热影响区平均冲击功大于197 J,焊缝平均冲击功大于133 J;0 ℃下管体横向DWTT剪切面积均为100%。结果表明,开发的钢管具有优异的强度、塑性及韧性匹配,焊接性能良好。     

X100螺旋埋弧焊管反弯断裂失效分析

针对X100高钢级Φ1 219 mm×14.8 mm螺旋埋弧焊管试制过程中易出现的反弯不合格问题,借助金相显微镜、扫描电镜及能谱仪等试验手段,对3种典型反弯开裂试样失效原因进行了起裂断口形貌分析。研究结果表明:反弯失效主要起裂于热影响区、熔合区及焊缝,主要原因是由于焊接接头起裂部位出现异常粗大的M/A组织、夹杂和气孔等焊接缺陷,成为诱发断裂的裂纹源,导致反弯开裂。     

大壁厚螺旋埋弧焊管补焊工艺研究

为了研究大壁厚螺旋埋弧焊管多次补焊后焊缝性能的变化情况,利用夏比冲击试验、拉伸试验、弯曲试验、硬度检测和金相检验等方法对壁厚为21.4 mm的螺旋埋弧焊管不同补焊工艺完成的焊接接头进行了检验。结果发现,5种不同补焊工艺下焊接接头的拉伸性能、冲击韧性、弯曲性能及硬度值均满足标准要求,与原始焊接接头相比,补焊后的试样焊接接头微观组织未发现严重的晶粒长大现象,且未出现其他脆性组织,经理化检验和无损检测,3次至5次补焊性能也均能满足西气东输管线标准要求,为多道次的补焊工艺推广打下坚实的理论基础。     

焊缝余高及去应力退火对X80钢管焊接接头疲劳性能的影响

采用MTS Landmark 370型疲劳试验机研究了焊缝余高和去应力退火对X80大变形管线钢管焊接接头的拉-拉疲劳寿命的影响;采用显微硬度计和扫描电镜分析了焊接接头的硬度及疲劳断口形貌。结果表明:去除焊缝余高和去应力退火处理能够延长X80大变形管线钢管焊接接头的疲劳裂纹萌生寿命,提高其疲劳寿命;疲劳裂纹在内焊缝的焊趾处或者紧邻熔合线的热影响区萌生;焊缝余高引起的应力集中和热影响区软化是影响疲劳裂纹萌生的关键因素。