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.     

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。     

一种稀土高强钢焊接热影响区组织与性能

机械装备的整体性能和寿命随着高强钢的大量使用而大幅提高，但性能薄弱区仍然是焊接热影响区. 应用恰当的处理技术，能生成形态、尺寸和分布有益的稀土夹杂物，在焊接中抑制原奥氏体晶粒长大改善钢的焊接性能. 试验制备了一种0.18%C的稀土高强钢，采用Gleeble-3500热模拟机模拟4种热输入下的热循环过程，采用光学显微镜观察了试验钢的焊接热影响区显微组织转变，用冲击试验机测试了焊接热影响区的冲击吸收能量，测量了不同冷却速度下的原始奥氏体晶粒尺寸的变化. 结果表明，焊接热输入值为25 kJ/cm时，HAZ组织主要为马氏体，晶粒尺寸细小，这时的冲击韧性和硬度值最高. 当焊接热输入值大于50 kJ/cm以上时，钢中生成了上贝氏体和粒状贝氏体，晶粒也逐渐长大，出现了韧性下降和软化. 试验钢的C含量为0.18%，在热循环中焊缝中出现了粗大的马氏体组织，形成淬硬组织，未生成针状铁素体组织.     

热输入对921A钢焊接接头性能及显微组织的影响

以10 kJ/cm、15 kJ/cm、20 kJ/cm三种不同焊接热输入焊接921A低合金高强钢,研究焊接热输入对焊接接头组织及力学性能的影响。研究结果表明,随着焊接热输入的增大,焊缝中晶粒尺寸增大,针状铁素体增多;热影响区晶粒长大的趋势亦随着热输入变化明显;热影响区粗晶区在焊接热循环的作用下变化明显,其组织均由板条马氏体和贝氏体组成。在不同热输入条件下焊接热影响区出现软化现象,且随着焊接热输入的增加,焊接热影响区软化问题越突出。通过拉伸试验表明焊接热输入在10~20 kJ/cm条件下,焊接接头获得了较高的强度。     

超低碳超高强X120管线钢焊接热影响区粗晶区的组织转变

采用热模拟试验方法分析了超低碳超高强X120管线钢焊接热影响区粗晶区的组织转变.粗晶区连续转变曲线（SH-CCT）表明,在较宽的冷却速度范围内（0.8～25℃/s）,X120管线钢粗晶区组织为贝氏体;当冷却速度小于0.8℃/s和大于25℃/s时,分别有少量准多边形铁素体和少量马氏体形成.热模拟焊接热输入在12～25 kJ/cm的范围时,粗晶区组织为贝氏体;硬度（276～297 HV 0.2）与室温冲击吸收功（208～225 J）稳定.结果表明,X120管线钢可适用较大范围热输入的焊接,这主要与超低碳设计有关.     

焊接热输入对F550Z钢焊接接头低温韧性的影响

研究了热输入对海洋钻井平台用550 MPa钢焊接接头组织与低温韧性的影响.结果表明,热输入为15和50 kJ/cm时,对焊缝有热处理作用,组织为针状铁素体加细小弥散的碳化物,其中50 kJ/cm热处理作用较明显.-60℃冲击试验中,热输入为50 kJ/cm时冲击吸收功最高,平均110 J,是其它热输入的2~4倍.熔合线及熔合线2 mm处组织为板条贝氏体加粒状贝氏体.小热输入时,粒状贝氏体含量少并且打乱了板条贝氏体方向,对韧性有利;随着热输入增加,粒状贝氏体逐渐增多且晶粒粗大,低温韧性较差,该区冲击吸收功随热输入增加呈下降趋势.     

焊接热输入对X70级管线钢埋弧焊接头组织的影响

采用埋弧焊的方法,研究了热输入对X70钢接头组织的影响。采用OLYMPUS分析软件分析了焊接接头的宏观结构尺寸。采用OLYMPUS-PMG3金相显微镜对埋弧焊接头显微组织进行了观察。结果表明,由于X70级管线钢为采用控扎控冷工艺获得的细晶粒钢,焊接热影响区晶粒长大倾向严重。随着热输入的增加,热影响区宽度明显增加、母材和焊丝熔化量增加、焊缝深宽比减小;在单道焊的情况下,随着热输入的增加,侧板条铁素体含量增加,针状铁素体含量减小,不利于焊接接头性能的提高。     

焊接工艺参数对3mm厚SS400钢焊接接头组织的影响

采用不同焊材和工艺参数对3 mm厚SS400钢板进行手工电弧焊,并对接头显微组织进行了观察和分析。结果表明,焊材对焊缝组织影响较大,对热影响区组织影响较小。当选用J422酸性焊条时,焊缝组织为块状铁素体+针状铁素体+少量珠光体。选用J506碱性焊条时,焊缝组织为大量针状铁素体+少量珠光体。焊接热输入对焊缝组织影响较小,对焊接热影响区组织影响较大。当热输入由3.6 kJ/cm增大到15.6 kJ/cm时,热影响区组织晶粒也逐步变大,魏氏组织不断增加,索氏体和粒状贝氏体不断减少。在实际生产中,考虑焊接效率和焊接质量时,采用J506碱性焊条和热输入为10.5 kJ/cm为最优焊接工艺。     

热输入对X70管线钢焊接热影响区组织和韧性的影响

管线钢焊接突出的问题是热影响区晶粒粗化会导致接头韧性下降。利用热模拟技术和超窄间隙焊接方法对X70管线钢进行试验,得到了不同热输入下焊接热影响区粗晶区的组织,并测试了其韧性。结果表明,在室温下,当热输入低于8 k J/cm时,以板条贝氏体和少量针状铁素体组织为主,原奥氏体晶粒尺寸小于48μm,韧性与母材相当;高于8 k J/cm时,随着热输入增加,板条贝氏体和针状铁素体逐渐减少,原奥氏体晶粒逐渐长大,韧性开始急剧下降。分析认为,对于这类C含量低的管线钢,板条贝氏体的形成并不会导致韧性降低,原奥氏体晶粒不断长大才是造成韧性下降的主要原因。采用超窄间隙焊接方法,可以有效缩短高温停留时间,防止原奥氏体晶粒长大,从而避免焊接热影响区粗晶区的韧性下降。     

X80管线钢的焊接性研究

X80管线钢是西气东输二线工程的主导钢材,其焊接质量直接决定管线的安运行全.采用热模拟技术研究了X80管线钢焊接热影响区工艺条件、组织和力学性能之间的关系.结果表明X80管线钢焊接粗晶区的组织类型为贝氏体和铁素体,不存在典型的M组织,淬硬性倾向较小.粗晶区的软化现象不太显著.焊接线能量对粗晶区的冲击韧性影响最为显著.当采用8kJ/cm的线能量和60℃的预热温度时,粗晶区的晶粒较细,组织由板条贝氏体和一定量的粒状贝氏体组成,由于粒状贝氏体对板条贝氏体的分割作用,使板条贝氏体的长度较小,方向性差,表现的韧性最优越.因此在X80管线钢的焊接中为使粗晶区获得较高的韧性,应采用较小的线能量和合适的预热温度.     

热输入对低合金高强钢超窄间隙焊接热影响区组织和性能的影响

采用超窄间隙熔化极混合气体保护自动焊接技术,以低合金高强钢NK-HITEN610U2与国产焊丝为对象实施焊接.为了研究不同的焊接热输入对其热影响区的微观组织和力学性能的影响,分别设计了五组不同的热输入值(6 kJ/cm,10 kJ/cm,14 kJ/cm,18 kJ/cm,22 kJ/cm),对五组试件进行实验.分析了焊态(未经热处理)焊接热影响区各区显微组织、微区硬度和宏观形貌.结果表明,随着热输入的增大,热影响区宽度相应增加,微观组织也发生变化,晶粒随热输入增加而增大,晶内针状铁素体随热输入增加而减少,粒状贝氏体增多.     

焊接热输入对低合金高强钢焊接热影响区组织性能的影响

采用CO2气体保护焊,研究了不同的焊接热输入对低合金高强钢ASTMA572GR.65钢在预热与不预热条件下焊接热影响区组织和性能的影响.研究表明,在小线能量(10kJ/cm)下,Nb(C,N)等第二相粒子在粗晶区能起到抑制晶粒长大的作用,使得晶粒比较小,而大线能量(40kJ/cm)下,这些粒子完全溶解,几乎没有起到对粗晶区晶粒长大的抑制作用.另外,小线能量(10kJ/cm)下,焊前预热有利于生成较细小的淬硬组织,对GR.65钢粗晶区的韧性起有利作用,而大线能量(40kJ/cm)下焊前预热反而使粗晶区组织粗大,并生成上贝氏体等韧性很差的组织,会对整个焊接热影响区产生不利影响.     

焊接热过程和冶金过程

采用三电极电化学测试方法研究了H06H1和H05MnNiMo二种焊丝对X80管线钢焊接接头热影响区在Na2S介质中的耐蚀性。结果表明,热影响区的金相组织为针状铁素体＋粒状贝氏体,晶粒细小。     

抗变形X100管线钢模拟焊接热影响区的组织与韧性研究

采用Gleeble-3800热模拟机研究了多相抗变形x100高Nb含量管线钢的焊接性能,利用金相显微技术(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)对模拟焊接热影响区的组织进行了表征,结合示波冲击及微观硬度实验结果分析了影响模拟焊接热影响粗晶区(CGHAZ)的低温韧性及热影响区硬度与组织之间的关系.研究表明,高Nb抗变形X100管线钢单道次焊接热输入小于20 kJ/cm时的CGHAZ具有较高韧性,形成大角晶界密度较高的板条贝氏体或针状铁素体;焊接热输入大于等于25 kJ/cm会导致CGHAZ晶粒均匀性的恶化,使M/A组元粗化,并形成取向单一的粗大粒状贝氏体;示波冲击实验及SEM断口分析显示,粗大的M/A组元处极容易启裂,高的大角晶界密度可显著提高裂纹扩展功,使材料韧化.同时,为保证焊接热影响区不过度软化,以及高硬度产生抗氢致延迟破坏,单道次的焊接热输入以15—20 kJ/cm为宜.     

微合金EH40型船板钢大热输入焊接接头组织和力学性能

通过拉伸、冲击、硬度力学试验和接头微观组织分析,对EH40船板钢大热输入埋弧焊的焊接性和接头性能进行了试验分析.结果表明,以热输入为40 kJ/cm和60 kJ/cm焊接,焊接热影响区粗晶区冲击吸收功值均最低,分别为116 J和80.5 J;焊接接头的强度均高于母材,焊接热影响区均未出现焊接软化区.当焊接热输入为40 kJ/cm时,粗晶区组织主要为板条贝氏体、粒状贝氏体、少量的块状铁素体,而焊接热输入为60 kJ/cm时,板条贝氏体明显减少,块状铁素体增多,并出现少量针状铁素体.Ti,Nb合金元素的碳氮化合物第二相粒子,在大焊接热输入时,很大程度上阻止粗晶区奥氏体晶粒的长大,改善了该区域的冲击性能.     

焊接热过程和冶金过程

采用三电极电化学测试方法研究了H06H1和H05MnNiMo二种焊丝对X80管线钢焊接接头热影响区在Na2S介质中的耐蚀性。结果表明，热影响区的金相组织为针状铁素体＋粒状贝氏体，晶粒细小。     

焊接热循环对X120管线钢组织和性能的影响

采用热模拟试验机,研究了一次及二次焊接热循环对X120管线钢的组织和性能的影响.结果表明:在一次焊接热循环时,X120管线钢具有良好的可焊性,当线能量为40kJ/cm时,焊接粗晶区仍保持高的冲击韧性和硬度.在双面焊时,峰值温度为1200℃的二次循环后,热影响区组织主要由板条马氏体和粒状贝氏体组成,因其奥氏体晶粒相对细小,从而具有良好的综合力学性能.当二次热循环峰值温度在奥氏体-铁素体两相区(800℃)和略高于两相区(1000℃)时,焊接热影响区表现为局部脆化.当峰值温度为800℃时,脆化原因是在晶界形成网状组织;而峰值温度为1000℃时,脆化原因是冷却时获得含有粗大M/A岛状组织的粒状贝氏体.     

焊接热输入对X90管线钢焊接接头组织与性能的影响

通过金相试验、SEM试验、拉伸试验、冲击试验,分析不同焊接热输入下X90管线钢焊接接头的组织和力学性能。结果显示,当焊接热输入为15 k J/cm时,组织性能变化较小;焊接热输入增大至21 k J/cm时,接头焊缝区的显微组织晶粒变粗大,铁素体含量增加,板条贝氏体含量减少,对强韧性影响不大;当热输入增大至30 k J/cm时,接头HAZ冲击吸收能量KV2急剧减小51 J。在焊接热输入为21 k J/cm时,由于板条贝氏体、铁素体、M/A和分布于基体上的粒状贝氏体共同作用,使X90管线钢焊接接头具有优良的组织和力学性能。     

焊接工艺对超细晶钢SS400焊接接头组织及硬度的影响

研究了不同焊接工艺对SS400钢X形坡口焊后不同区域显微组织与显微硬度的影响。结果表明,当采用酸性焊条热输入小于20 kJ/cm进行焊接时,熔合区大量铁素体、下贝氏体与母材原奥氏体相互交织,母材与焊缝金属连接性较好,但焊缝针状铁素体粗化且过热区出现大量上贝氏体。采用碱性焊条热输入为30 kJ/cm焊接时,焊缝内形成均匀细小的铁素体和无碳粒状贝氏体组织,焊后性能相对较好。此外,X形坡口第2道焊的焊接热作用对首道焊的高硬度组织有明显改善。     

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.