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.     

焊前预热对X100管线钢近焊缝区组织性能的影响

采用焊接热模拟技术模拟了室温与200℃预热条件下,峰值温度为1350℃时对应近焊缝区的组织和性能,通过对比分析焊前预热与不预热条件下所得近焊缝区的组织和性能.结果表明:200℃预热对近焊缝区的强度和塑性略有损失,但韧性基本保持不变,并且所得近焊缝区的力学性能基本和X100管线钢母材的性能保持一致.     

焊接热循环对X80管线钢粗晶区组织性能的影响

采用焊接热模拟试验和冲击试验，研究了X80管线钢焊接热循环对粗晶区组织性能的影响。结果表明，当焊接热输入为20kJ／cm时，其热影响区粗晶区可获得最佳的韧性水平，其原因是产生了多位向分布的针状铁素体，它可作为X80管线钢埋弧焊的推荐焊接规范。在较高的焊接热输入下，X80管线钢的韧性降低，此时已开始出现对韧性构成损害的铁素体和珠光体。     

焊接电流对X100管线钢焊缝组织性能的影响

采用钨极氩弧焊焊接方法对X100管线钢进行焊接试验,分析了不同焊接电流下所得焊缝微观组织及宏观力学性能.结果表明:当焊接速度为4.29 mm/s时,随着焊接电流的增加,其焊缝的硬度变小,冲击功呈先减小后增加、强度呈先增加后减小的变化趋势;当焊速为7.22 mm/s时,随着焊接电流的增加,其焊缝的硬度和强度呈下降趋势,韧性有所提高.     

X80管线钢焊接热影响区不同区域的组织性能

通过夏比冲击试验和组织观察,研究了X80管线钢焊接热影响区不同区域的韧性分布及其原因.结果表明,焊接峰值温度低于950℃时,韧性变化不大;当峰值温度达到1300℃时,X80管线钢所对应的粗晶热影响区韧性最低,形成了局部脆化区域.引起粗晶热影响区韧性降低的原因为晶粒的显著长大和粗大M-A岛状组织的形成.     

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。     

焊接热输入对X80管线钢及其焊管内焊缝粗晶区韧性的影响

利用焊接热模拟技术、材料力学性能检测和显微分析方法,对X80管线钢及其制管过程中内焊缝在不同热输入下粗晶区的韧性以及组织特征进行了研究。结果表明,对于X80管线钢母材粗晶区及其焊管内焊缝粗晶区,随着焊接热输入的增大,其韧性变化规律存在一定的差别。对于X80管线钢母材,其获得最佳韧性的热输入范围为10～20kJ/cm,此时的韧性值基本和母材保持在同一水平;当热输入大于20 kJ/cm后,其韧性呈下降趋势;当热输入大于35kJ/cm后,韧性急剧下降。而对于焊管内焊缝,当热输入处于17～35kJ/cm时,其粗晶区可获得最佳韧性水平;当焊接热输入小于17kJ/cm和大于35kJ/cm时,其粗晶区的韧性水平均有所下降。     

冷却速度对X80管线钢焊接热影响区组织性能的影响

利用Gleeble 3500热模拟试验机,建立了X80管线钢焊接热影响区的连续冷却转变曲线(SH-CCT曲线),采用金相分析、显微硬度测试和夏比冲击试验,分析了X80管线钢焊接粗晶区在不同冷却速度下的组织转变和性能变化规律.结果表明:当冷却速度低于0.3℃/s时,粗晶区组织为多边形铁素体和少量珠光体或粒状贝氏体的混合物,具有较好的冲击性能,但硬度较低;当冷却速度为0.3～2℃/s时,粗晶区中的粒状贝氏体和MA岛状组织增多,且晶界模糊,其冲击性能较差;当冷却速度在2～30℃/s时,热影响区组织以粒状贝氏体为主,MA岛状组织的形状和分布均匀,具有优良的冲击性能;当冷却速度大于30℃/s时,随着冷却速度的增加,粒状贝氏体的含量逐渐减小,而贝氏体铁素体的含量逐渐增多,硬度升高,冲击性能下降.     

热煨制过程对X100管线钢组织与性能的影响

对X100管线钢采用淬火-回火型弯制技术制备弯管时的组织与性能进行了研究。结果表明,对于组织中分布有弥散残留奥氏体和Fe3C的粒状贝氏体管线钢X100而言,当回火温度为550℃时,其组织均匀性最好,材料硬度适中。当煨制热制度为950℃淬火＋550℃回火时,其显微组织为贝氏体、多边铁素体和珠光体,硬度可与母材相匹配。冲击断口分析表明,在-20℃时,X100钢断口的纤维区、放射区、剪切区都有良好的韧窝形状,表明在该煨制加热制度下,X100钢可获得良好的韧性。     

回火焊道热处理对X80管线钢热影响区组织性能的影响

采用焊接热模拟技术和显微分析方法.研究了回火焊道热处理对X80级管线钢焊接热影响区韧性的影响规律.结果表明,预备回火焊道处理可消除临界粗晶热影响区局部脆化现象.当预备回火温度为1000℃时,X80管线钢临界粗晶热影响区的韧度高于粗晶区的韧度,消除了局部脆化现象:补充回火焊道处理也可消除临界粗晶热影响区的局部脆化现象.当补充回火温度为650℃时.韧化效果最好.     

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.     

X120管线钢焊接热影响区的模拟研究

采用焊接热模拟技术研究了焊接热循环对X120管线钢焊接热影响区的组织和性能的影响。结果表明,经过一次热循环峰值温度1300℃后,随着t8/5的增加,韧性显著下降,发生严重脆化;当t8/5不变,二次热循环峰值温度为600℃和1200℃时,韧性得到明显改善;当二次热循环峰值温度为800℃时,在原奥氏体晶界处形成明显的"链状"结构的网状组织,韧性有所下降;而当二次热循环峰值温度为1000℃时,局部脆化现象严重,这与冷却时获得含有粗大M-A岛状组织的粒状贝氏体有关。     

峰值温度对X100管线钢及焊缝组织性能的影响

针对管线钢管先内焊后外焊工艺,采用Gleeble3500热模拟试验机研究了外焊不同峰值温度对X100管线钢及其内焊缝组织与性能的影响。结果表明:当外焊峰值温度为1300℃时,母材和内焊缝的韧性大幅下降,硬度上升,在粗晶区均出现了脆化现象,母材韧性损失42%,焊缝韧性损失84%,成为焊接接头韧性最差的区域。同时,在外焊峰值温度为860℃时,母材和内焊缝的韧性也有明显降低。组织分析表明,粗大的、链状M/A岛是韧性变差的主要原因。     

X100管线钢埋弧焊接头力学性能的研究

通过对X100管线钢3种接头硬度、拉伸性能、低温(-10℃)冲击韧度的测试及冲击断口SEM、能谱分析,结果表明,熔池发生高温冶金反应时,将熔渣中的氧化物夹杂带入焊缝,破坏了焊缝金属的连续性.焊缝在受到切应力的作用下,容易在夹杂物处引发裂纹,在周围的区域产生解理断裂.     

X80管线钢焊接热影响区组织的模拟研究

采用物理模拟和数值模拟相结合的手段,利用SYSWELD有限元计算软件和Gleeble-3500热模拟试验机模拟焊接热过程,对X80管线钢焊接热影响区单道粗晶区、临界区以及经历2次热循环的亚临界粗晶区、临界粗晶区和过临界粗晶区的组织进行对比分析,归纳了不同冷却速度下组织形态、M-A组元、晶粒尺寸及第二相粒子的转变规律.     

X100管线钢埋弧焊焊接接头的力学性能分析

对X100钢级管线钢埋弧焊焊接接头的拉伸和冲击性能进行了研究.结果表明:其焊接接头的抗拉强度和伸长率达792MPa和9.9％,分别是母材的91.77％和49.5％.HAZ的软化和脆化,使拉伸断裂在HAZ.焊缝区晶界处粗大化合物的析出,以及缺陷的存在,亦使之成了接头强度的薄弱地带.接头的-10℃冲击功均大于150J.3#试样冲击功最大,表现为塑性断裂;4#试样冲击功最小,属于混合断裂.     

X60钢级管线钢焊接热影响区的热模拟研究

采用焊接热模拟技术对X60钢级管线钢进行了热影响区模拟试验。研究了该钢在不同的峰值温度和冷却时间下的韧性和组织,测定了其热影响区的硬度。结果表明,峰值温度越高X60钢级管线钢的组织越粗大、韧性越低;在不同的峰值温度下,冷却时间对该钢焊接热影响区组织及韧性的影响是不同的。     

X100管线钢双丝埋弧焊接头微观组织与力学性能

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸及冲击材料试验机等对X100钢级管线钢组织与力学性能进行了研究.结果表明,X100钢级管线钢焊缝区组织主要为针状铁素体和粒状贝氏体,热影响区组织有多边形铁素体存在,且晶粒粗大,发生了软化和脆化.焊接接头最高抗拉强度和断后伸长率分别达805 MPa,10.7%.接头的冲击吸收功(-10℃)大于110 J;剪切面积百分比(-10℃)平均值达到85%,呈现为韧性断裂.硬度测试结果显示,热影响区硬度外焊高于内焊.     

热输入对X65钢焊缝金属组织及性能的影响

系统地研究了焊接热输入对X65钢焊缝金属组织及性能的影响。研究结果表明,热输入对焊缝金属组织及性能有显著影响。对于焊缝结晶组织,随着热输入的增加,柱状晶比例减小,等轴晶比例增大,柱状晶宽度增大,对于焊缝室温组织,随着热输入的增加,先共析铁素体有所增加,侧板条铁素体减少,针状铁素体先增加,但当焊接热输入达到2022J/mm后,针状铁素体量反而减少。焊缝金属低温冲击吸收功随热输入的增加而增大,当热输入达到2022J/mm后,则随热输入的增加而减小。     

不同冷却速度下X100管线钢HAZ组织性能分析

利用热模拟技术模拟X100管线钢的焊接热过程,通过用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及显微硬度计对其显微组织观察及硬度测试,分析了其不同冷却速度下焊接热影响区(HAZ)的组织特征.结果表明,当冷却速度在0.05～5℃/s范围内时,HAZ显微组织主要以粒状贝氏体及块状铁素体为主,M/A岛主要以粒状或薄膜状存在;5℃/s时板条状贝氏体开始形成,M-A组元块状变大;冷速在15℃/s时,板条马氏体开始产生,板条贝氏体仍存在,边界处还有上贝氏体和下贝氏体存在;冷速在30～50℃/s时,显微组织主要以板条马氏体为主,M/A组元变大.