热处理对极寒服役条件下弯管用X70钢焊接接头组织和性能的影响

采用手工焊条电弧焊焊接X70管线钢,模拟弯管热煨工艺,对焊接接头进行调质处理,采用950 ℃淬火,分别采用500、550和600 ℃回火,研究回火温度对X70管线钢焊接接头组织形貌和力学性能的影响。结果表明,经过调质处理后,焊缝中心和热影响区组织为回火索氏体,-45 ℃低温冲击吸收能量明显下降。随着回火温度的升高,焊缝组织中碳化物析出增加,分布逐渐均匀,针状铁素体增加,冲击吸收能量增加。在550 ℃回火时,热影响区-45 ℃低温冲击吸收能量最高,在600 ℃回火时,热影响区组织粗大,析出碳化物粗大,低温冲击吸收能量降低。调质处理后,焊缝中心硬度最高,拉伸时从母材处断裂,强度满足要求。由此可知,焊接接头在550 ℃回火时可以获得最佳强韧匹配性能。     

低温管线K65热煨弯管用埋弧焊丝研制

设计了NiMoTiB体系实芯焊丝用于低温管线K65热煨弯管的埋弧焊接,并采用φ4.0 mm焊丝、双面四丝埋弧焊开展了壁厚30.8 mm直缝管试制,然后利用热煨弯制工艺制成弯管,并分别测试了直缝管和弯管的焊缝金属微观组织及力学性能.结果表明,焊态直缝管焊缝组织以针状铁素体为主,以及少量贝氏体及马氏体-奥氏体岛（M-A）;焊缝金属抗拉强度670 MPa,-40℃冲击吸收功为162 J.经过淬火+回火处理的热煨弯管焊缝主要由块状铁素体和尺寸1~5 μm的退化珠光体组成;焊缝金属抗拉强度665 MPa,-40℃冲击吸收功84 J,能够满足低温管线钢K65的标准要求.     

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.     

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.     

X80管线钢双焊炬自动焊接头微观组织和力学性能研究

对准φ1219 mm×18.4 mm的X80管线钢进行全自动下向焊试验,采用双焊炬进行填充、盖面焊。对X80管线钢接头的组织和力学性能进行了分析。结果表明,热影响区粗晶区以粗大的板条状贝氏体铁素体(BF)为主,BF板条间分布有少量的M-A组元,硬度较高;细晶区组织主要是多边形铁素体(PF)和少量贝氏体(B),两者分布较均匀,硬度较小。外层焊缝组织主要是晶内形核的针状铁素体(AF);内层焊缝组织中除了有AF和PF外,还有少量粗大的镐牙状侧板条(FSP)铁素体析出;中部焊缝组织与外层焊缝的相差不大,只是晶粒更细小,析出物数量更多。在-20℃时,热影响区平均冲击功为181 J,断口呈韧性断裂;焊缝区的平均冲击韧性为157 J,断口为韧脆混合断裂,焊缝中形成的镐牙状侧板条铁素体及氧化物夹杂降低了韧性。     

热处理对X80管线钢焊缝粗晶区组织性能的影响

利用焊接热模拟技术、热处理、力学性能测试和显微组织分析等手段,研究了淬火+高温回火的热处理工艺对X80管线钢焊缝粗晶区组织性能的影响。结果表明,当淬火温度为800℃时,焊缝粗晶区的韧性良好,淬火温度为950、1150℃时,韧性显著下降,发生了严重的局部脆化。950℃淬火产生的脆化与晶界连续分布的大颗粒碳化物有关,1150℃淬火产生脆化是由于晶内形成了粗大的魏氏组织。     

1ONi8CrMoV钢热影响区粗晶区组织和性能研究

采用焊接热模拟技术研究了焊接热循环对IONi8CrMoV钢热影响区粗晶区（L为1300℃）组织和性能的影响。结果表明，经历不同冷却速度（t8/5为7-112s）的热循环后，1ONi8CrMoV钢粗晶区低温冲击吸收功较基体冲击吸收功有较大幅度的提高，且随着冷却速度的增加，冲击吸收功降低幅度很小；在不同的冷却速度下，粗晶区组织均为粗大的板条马氏体组织，晶粒尺寸较大，板条马氏体界面上奥氏体薄膜的存在是粗晶区韧性提高的原因。     

10Ni8CrMoV钢热影响区粗晶区组织和性能研究

采用焊接热模拟技术研究了焊接热循环对10Ni8CrMoV钢热影响区粗晶区(Tm为1 300℃)组织和性能的影响.结果表明,经历不同冷却速度(t8/5为7～112 s)的热循环后,10Ni8CrMoV钢粗晶区低温冲击吸收功较基体冲击吸收功有较大幅度的提高,且随着冷却速度的增加,冲击吸收功降低幅度很小;在不同的冷却速度下,粗晶区组织均为粗大的板条马氏体组织,晶粒尺寸较大,板条马氏体界面上奥氏体薄膜的存在是粗晶区韧性提高的原因.     

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粗晶区是焊接接头的薄弱环节.通过对X80管线钢进行热模拟、金相显微镜和透射电镜分析后表明,粗晶区的组织主要为板条束贝氏体和粒状贝氏体;X80管线钢焊接热影响区粗晶区冲击韧性较差,存在严重脆化,粗晶区脆化是由于晶粒的粗化以及M-A组元数量增多造成的;随着t8/5的增加,粗晶区的冲击韧性和硬度随之降低;峰值温度越高,X80级管线钢的组织越粗大、韧性越低;中间临界区是焊接热影响区中另外一个韧性较薄弱的区域.     

大口径厚壁X80热煨弯管环焊缝焊接工艺及组织性能

采用焊条电弧焊和组合自动焊工艺进行了X80级直管对热煨弯管环焊缝的焊接,通过环焊缝冲击韧性、微观组织观察,研究了不同工艺条件下环焊接头性能,并对直管和热煨弯管两侧热影响区性能进行了分析。结果表明:不同母材化学成分对两侧熔合线的冲击吸收功和焊缝微观组织会产生影响,为了稳定熔合线处的冲击韧性,需保证一定量的奥氏体稳定元素,降低奥氏体相变温度,有利于形成韧性较好的组织。     

强韧X80管件钢的组织和力学性能

设计了一种新型低碳Mn-Nb-V(Ti)系低合金强韧X80级管件钢,对比研究了一次淬火回火、二次淬火回火6种不同工艺对其微观组织和力学性能的影响.结果表明:一次淬火X80管件钢抗拉强度最高,达695 MPa,屈服强度最低为526 MPa,冲击功48 J(-50℃);二次淬火加热温度为860℃+630℃×60 min回火的管件钢抗拉强度达652 MPa,屈服强度为585 MPa,冲击功达210 J(-50℃),具有最佳的综合力学性能.分析认为这归因于二次淬火温度在860℃时,组织主要由长条状的铁素体和细晶贝氏体、马氏体组成,以及在随后630℃回火后,块状M-A组元的分解、位错亚结构的回复软化、析出强化和板条边界钝化机制的综合作用.     

不同Nb含量X80钢管环焊热影响区的微观组织与韧性

为研究Nb含量对焊接热影响区微观组织和性能的影响,采用熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)和手工焊条电弧焊(shielded metal arc welding,SMAW)对0.055%Nb和0.075%Nb含量的X80钢管进行环焊.采用夏比冲击试验和金相分析方法,研究热影响区的微观组织差异和夏比冲击韧性.并借助扫描电镜和超高温激光共聚焦显微镜分析不同Nb含量X80管体的微观组织对热影响区性能的影响.结果表明,在0℃和-20℃时,0.075%Nb和0.055%Nb的X80钢管GMAW环焊接头热影响区均具有较高的冲击韧性,其平均冲击吸收能量均高于150 J.其中0.055%Nb略高于0.075%Nb的GMAW环焊接头热影响区夏比冲击吸收能量;焊接热输入较低时,0.055%Nb低于0.075%Nb的X80环焊接头粗晶区的韧脆转变温度,具有更好的低温韧性.焊接热输入较高时,0.075%Nb的X80环焊接头粗晶区具有更高的上平台冲击吸收能量,且上平台温度和韧脆转变温度也更低,其低温韧性也更优异;还发现了X80环焊接头热影响区的冲击韧性不仅与热输入量和热影响区...     

粗晶热影响区比例对09MnNiDR焊接接头冲击韧性的影响

通过对09MnNiDR低温压力容器用钢埋弧焊焊接接头热影响区不同位置处的冲击吸收能量的测试、冲击断口以及微观组织的观察分析,确定了09MnNiDR焊接接头的组织特征以及最薄弱区域,并深入讨论了最薄弱区域对焊接接头冲击韧性的影响. 结果表明,在?70 ℃时,焊接接头母材、亚临界热影响区、临界热影响区、细晶热影响区平均冲击吸收能量均在270 J以上,表现出良好的韧性. 焊缝的平均冲击吸收能量为139 J. 焊接接头韧性最薄弱区域为粗晶热影响区,当缺口完全位于粗晶热影响区时,冲击吸收能量为20 J,相比于母材冲击韧性损失高达92.7%. 粗晶热影响区的显微组织为粗大的粒状贝氏体、板条贝氏体以及块状铁素体组成的复合组织. 随着缺口尖端前沿粗晶热影响区比例的增加,其分布位置越靠近缺口尖端,试样的冲击吸收能量越小,充分体现出最薄弱区域对冲击韧性的影响.     

超低碳9Ni钢焊接接头低温韧性

针对新研制的通过淬火、中间淬火和回火处理工艺获得的超低碳9Ni钢,对其进行了实际焊接接头和模拟焊接热影响区低温韧性的研究.经-196℃低温夏比V形缺口冲击试验、金相显微观察、透射和扫描电镜分析.结果表明,单道焊粗晶区组织为粗大的板条状马氏体,低温冲击韧性较低.多道焊热影响区组织中,在马氏体板条间析出了逆转奥氏体,这种呈弥散分布的逆转奥氏体能细化晶粒、提高焊接热影响区的低温韧性.认为采用小热输入、多层焊、低的层间温度,可使焊接接头获得高的低温冲击韧性.     

双丝焊热循环对Ni-Cr钢粗晶热影响区组织性能的影响

利用焊接热模拟技术、光学显微镜和透射电子显微镜等对Ni-Cr钢双丝焊粗品热影响区组织及韧性化机理进行了试验研究.结果表明:经过双丝焊接热循环后,粗晶区-50℃低温冲击功大大低于母材值,但丝间距40mm比丝间距20mm下双丝焊接粗晶区韧性好;粗晶区组织和晶粒度的不同是影响低温冲击韧度不同的原因,其中晶粒度越细韧性较好;同时研究还表明,粒状贝氏体组织对韧性的影响较复杂,这取决于它的参量即小岛的形状、多少、尺寸和分布.     

焊接工艺参数对9%Ni钢热影响区低温韧性的影响

采用热模拟技术研究了热输入和层间温度对9％Ni钢焊接热影响区中四个亚区域低温韧性的影响,并利用光学显微镜、X射线衍射仪对各亚区域的组织形态和数量分布进行了观察分析。结果表明,临界热影响区低温韧性对热输入和层问温度的变化不敏感;层间温度是影响粗晶区低温韧性的主要工艺参数;热输入则是影响过临界粗晶区和临界粗晶区低温韧性的主要工艺参数。热输入越大,晶粒和组织越粗大,低温韧性恶化;层间温度提高,马氏体的自回火作用越显著,低温韧性改善。因此,焊接9％Ni钢时,应采用较小的焊接热输入,配合较高的层间温度。     

08Ni3DR钢焊接接头最薄弱区域与冲击韧性之间的关系

低温压力容器08Ni3DR钢在极低温度下(-100℃)具有较好的强韧性匹配,在实际工程应用中,保障焊接接头的低温冲击韧性一直是压力容器制造过程中的难题之一。对于实际的焊接接头,最薄弱区域的确定以及最薄弱区域的影响对焊接接头的表征具有重要的意义。通过将夏比V型缺口开在母材、焊缝、热影响区不同位置处,系统研究了08Ni3DR压力容器钢焊接接头的组织和韧性。结果表明:焊接接头韧性最薄弱区域为粗晶热影响区,其粗晶热影响区的显微组织为粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体组成的复合组织。粗晶热影响区宽度在缺口尖端前沿所占比例越高,试样的冲击吸收能量越低。当粗晶热影响区宽度所占比例达到100%时,冲击吸收能量为27 J,相比于母材冲击韧性损失高达90.7%。以上两个方面充分体现出焊接接头最薄弱区域对冲击韧性有很大的影响。     

焊接热循环对09MnNiDR钢热影响区低温韧性的影响

利用Gleeble-3800研究了焊接热循环对09MnNiDR钢焊接热影响区粗晶区（CGHAZ）和中间临界再热粗晶区(IRCGHAZ)低温韧性的影响. 结果表明,热输入为15 kJ/cm、层间温度为150 ℃时,CGHAZ组织形态为板条状马氏体+下贝氏体,下贝氏体的存在限制了马氏体的生长,提高了低温韧性,而IRCGHAZ继续保持了CGHAZ的组织. ?70 ℃冲击试验中,IRCGHAZ相比于CGHAZ具有较好的低温冲击韧性,热输入为15 kJ/cm、层间温度为150 ℃时,冲击吸收能量最高为65 J. 根据热模拟结果,采用焊接热输入15 ~ 22 J/cm、层间温度为150 ℃的工艺参数对09MnNiDR钢进行焊接,?70 ℃冲击试验中热影响区冲击吸收能量值为101 J,冲击断口存在大量的等轴韧窝,具有较好的低温韧性;?70 ℃拉伸试验屈服强度为477 MPa、抗拉强度607 MPa、断后伸长率为28.5%,表现出较好的强度和塑性;硬度试验结果表明母材、焊缝和热影响区硬度依次增大,且没有软化现象.     

B、Ni对低裂纹敏感性钢焊接性能的影响

对屈服强度为600 MPa的低裂纹敏感性钢采用埋弧焊法进行焊接实验,对焊接接头试样进行取样并分析其显微组织,检测其维氏硬度和低温冲击。实验结果表明:粗晶热影响区有较高的维氏显微硬度值,显微组织以粗大粒状贝氏体为主,并且位错密度较高;焊缝区和细晶区的显微组织主要为针状铁素体+先共析铁素体;B元素偏析使原始奥氏体晶粒在冷却过程中形成BN,导致晶界脆化;Ni在一定程度上有利于提高韧性;粗大贝氏体显微组织一定程度上恶化粗晶热影响区的冲击韧性,使焊接接头低温冲击端口呈局部脆性断裂。     

X80级管线钢热煨弯管的热处理工艺及力学性能

对X80级管线钢热煨弯管进行了不同的调质处理,采用硬度计、拉伸试验机、冲击试验机和扫描电镜对调质处理后X80级管线钢弯管的力学性能及显微组织分别进行了研究分析。结果表明,X80级管线钢弯管的最优调质处理工艺为890 ℃保温30 min淬火水冷,随后590 ℃保温60 min回火空冷。经最优工艺调质处理后,弯管的显微组织为贝氏体铁素体、粒状贝氏体及少量针状铁素体,硬度达235 HB,下屈服强度达600 MPa,抗拉强度达740 MPa,屈强比达0.81,断后伸长率达28%,冲击吸收能量达300 J,具有优异的综合力学性能。