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.     

X80管线钢Cu-Ni含量及热输入对CGHAZ冲击离散性的影响

利用Gleeble-1500模拟实际焊接条件下双丝纵列焊接热循环过程,通过冲击试验、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）以及电子背散射衍射（EBSD）对不同Cu-Ni含量的X80管线钢模拟焊接粗晶区（CGHAZ）的显微组织、马/奥组元（M/A）分布及形态、冲击韧性和室温组织粗化程度进行了研究,对低Cu-Ni含量的X80管线钢在不同焊接热输入下进行了显微组织、晶粒粗化程度和冲击韧性的表征. 结果表明,随着奥氏体稳定性元素含量的降低,CGHAZ平均晶粒尺寸无明显变化,但晶粒尺寸离散度增加;原奥氏体向贝氏体转变温度升高,晶界渗碳体含量增加,且粒状贝氏体的晶粒取向选择过于单一,大角度晶界（>15°）密度显著降低;M/A组元由块状向长条状转变且数量明显减少. 上述原因使X80管线钢模拟CGHAZ的冲击韧性离散性增加,但随着焊接热输入的降低,模拟CGHAZ晶粒尺寸离散度降低,大角度晶界（>15°）密度显著提高,这使X80管线钢模拟焊接接头的CGHAZ冲击吸收功得以稳定.     

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。     

X80高性能管线钢焊接热敏感性研究

利用焊接热模拟技术、光学金相、透射电镜和冲击试验，研究了4种X80高性能管线钢焊接粗晶区韧性随焊接热输入的变化规律。结果表明，其焊接粗晶区的韧性不仅受焊接热输入大小的影响，而且不同的管线钢在相同的焊接热输入下，粗晶区韧性下降的幅度不同，具有不同的热敏感性。     

低合金高强钢大热输入焊接热影响区组织性能

利用MMS-200热力模拟试验机研究了610 MPa级低合金高强度钢不同热输入焊接热影响区粗晶区(coarse grain high affected zone,CGHAZ)的组织和性能.结果表明,随着热输入的增加,试验钢CGHAZ组织逐渐粗大,低温冲击吸收功下降,但在80～100kJ/cm的大热输入冲击下,热影响区仍...     

特厚耐候桥梁钢板模拟热影响粗晶区组织性能

使用热模拟试验机模拟60 mm厚耐候桥梁钢Q500qENH在不同焊接热输入(E)下热影响粗晶区热循环过程,研究了单道次热循环下热影响粗晶区(CGHAZ)、多道次焊接下CGHAZ经二次峰值温度(T_p2)加热的各亚区(临界加热(IRCGHAZ)和过临界加热(SRCGHAZ))的组织和性能.结果表明,随着E的提高,CGHAZ显微组织由板条状贝氏体逐渐向粒状贝氏体过渡,马氏体/奥氏体(M/A)组元逐渐粗化,夏比(Charpy)冲击吸收功和维氏硬度逐渐降低.当E不超过50 kJ/cm时,SRCGHAZ呈韧性断裂;提高T_p2导致SRCGHAZ韧性提高;当E升高至100kJ/cm时,SRCGHAZ为脆性区.各种E下的IRCGHAZ含有粗大的M/A组元,均为脆性区.     

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.     

Nb含量和热输入量对X80管线钢焊接粗晶区的影响

以工业含铌X80管线钢为对象,研究了不同Nb含量条件下,焊接热影响区粗晶区中的原奥氏体晶粒和析出的状态;通过对焊接热影响区中粗晶区的热模拟实验,研究了不同热输入下,高Nb管线钢焊接粗晶区的晶粒粗化、显微组织演变、及大角晶界分布等情况。结果表明,高Nb钢的粗晶区范围更窄,粗晶区内的晶粒尺寸更小;经过双道焊的热循环后,高Nb钢粗晶区的析出尺寸更小,没有对韧性有害的大尺寸析出。此外,原奥氏体晶粒的粗化,以及显微组织中大角晶界密度的下降,明显降低了高Nb管线钢焊接粗晶区的韧性。     

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.     

X80管线钢焊接热模拟热影响区疲劳裂纹扩展行为的分析及预测

通过焊接热模拟方法对X80双相管线钢不同焊接热影响区疲劳裂纹扩展行为进行了研究,并分析实际焊接试样与焊接热模拟试样的热影响区疲劳裂纹扩展行为的差异,讨论了焊接热模拟技术应用于疲劳裂纹扩展寿命预测的可行性。结果表明,当裂纹在粗晶热影响区(CGHAZ)和临界热影响区(ICHAZ)上扩展时,由实际焊接试样与焊接热模拟试样热影响区所测得的疲劳裂纹扩展速率曲线(da/dN-DK曲线)存在明显差异,其原因与显微组织变化引起的裂纹扩展阻力大小不同有关。因此,建议采用实际焊接试样完整的热影响区所测得的da/dN-DK曲线来评估疲劳裂纹扩展寿命。     

焊接热输入对超低碳贝氏体钢热影响区CGHAZ组织性能影响

为探索不同焊接热输入对超低碳贝氏体钢焊接接头热影响区(CGHAZ)粗晶区显微组织和冲击性能的影响,采用Gleeble 3500热模拟试验机模拟不同热输入,研究热输入对Q420q EN钢接头热影响区粗晶区的显微组织和冲击韧性的影响,并采用扫描电镜、示波冲击和透射电镜等技术对钢热影响区粗晶区进行了表征。结果表明,随着焊接热输入的变化,热影响区粗晶区的显微组织变化明显,板条贝氏体和粒状贝氏体的含量发生相应变化;同时,随着焊接热输入由18 kJ/cm增加到30 kJ/cm,接头热影响区粗晶区在-20℃下的冲击韧性先增加后减小。     

焊接热输入对Q690高强度桥梁钢焊接热影响区粗晶区组织与力学性能的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了16 mm厚Q690高强度桥梁钢不同焊接热输入(E)条件下焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的组织演变规律,研究了焊接热输入、组织和力学性能之间的关系。结果表明:Q690高强度桥梁钢CGHAZ的组织主要为板条马氏体(LM)、板条贝氏体(LB)和粒状贝氏体(GB)。随着焊接热输入的增大,LM含量逐渐减少,LB和GB含量逐渐增多,组织逐渐粗化;CGHAZ的显微硬度和-40℃冲击吸收能量均逐渐减小;当15 kJ/cm≤E≤30 kJ/cm时,CGHAZ组织为细小的LM和LB,大角度晶界(HAGB)含量较高而GB和M-A组元含量较少,显微硬度较高且冲击韧性较好。     

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.     

多次热循环对9Ni钢热影响粗晶区低温韧性的影响

采用焊接热模拟、电子显微分析、力学性能测试等技术手段,研究了国产9Ni钢在多种焊接热输入条件下焊接热影响粗晶区的低温韧性,讨论了多次焊接热循环对9Ni钢焊接热影响区组织性能的影响规律,以及不同焊接热过程中的组织特征和脆化倾向.研究结果表明,9Ni钢并不适合采用单道焊,在多道焊接过程中,后续焊道的热作用可以良好地改善其低温韧性,粗大晶粒组织的重结晶是提高低温韧性的主要因素.     

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。     

Q690C低碳粒贝钢多层MAG焊接头组织与性能

为提高效率、获得理想断裂位置并改善热影响区韧性,对控扎控冷工艺生产的8 mm厚Q690C低碳粒贝钢,选用等强度匹配的焊丝,采用无预热、低热输入(10 kJ/cm以下)三层全自动MAG工艺施焊.结果表明,无裂纹与成形缺陷;拉、弯与冲击性能均合格.焊缝为针状铁素体,韧性优异;仅在较窄的部分相变区(单道约0.2~0.4 mm)因回火而出现软化,但未对抗拉性能形成危害;因热输入低,拉伸断裂位置距焊缝更远;虽然熔合区与粗晶区为粗大平行上贝板条束+M-A组元,出现了硬化,但低热输入的低过热效果与两次后续焊道对贝氏体基体的明显回火作用改善了熔合区在0℃的冲击韧性.