合金元素对X80管线钢环焊接头组织和性能的影响

随着管道钢级提高,环焊缝断裂韧性控制难度不断增加。焊缝的成分是母材和填充金属成分的混合,因此,母材合金元素对最终焊缝的组织和性能具有重要影响。设计了10种不同合金元素含量的X80管线钢,并模拟现场环焊进行了相同工艺规范的焊接实验。采用扫描电子显微镜(SEM)对不同合金元素实验钢的环焊接头显微组织进行表征分析,同时测试了相应环焊缝的冲击韧性,探究了Mn、Cr和V 3种元素对X80管线钢环焊接头组织和性能的影响。结果表明,X80管线钢环焊过程中Mn会有部分溶入熔池,但是对焊缝的影响有限。Cr的稀释率很不稳定,母材中Cr含量越高,稀释率越低,整体在25%～50%范围。V的稀释率也较低,平均为17%。钢板中溶入焊缝的Mn只占焊缝总Mn量的极少一部分,不会对焊缝显微组织产生较大的影响,因此对焊缝冲击韧性没有影响。Cr元素在冷却相变过程中扩大了粒状贝氏体的形成区间,导致焊缝中出现大量粒状贝氏体组织,使得马奥组元(M/A)数量增加,颗粒尺寸增大,从而降低焊缝冲击韧性。母材钢板中溶入焊缝的少量V能够促进贝氏体铁素体相变,避免了焊缝中出现粗大的M/A颗粒,但对焊缝冲击韧性的影响不明显。