高钢级管线钢摩擦焊焊接接头组织与硬度分析

为了提高高钢级管线钢焊缝的冲击韧性,采用连续驱动摩擦焊对X80管线钢进行了焊接,并对其焊接接头的组织及硬度进行了分析和检测。结果表明,X80管线钢连续驱动摩擦焊焊接接头焊缝区组织为铁素体和粒状贝氏体,热影响区的组织由原始的针状铁素体转变为先共析铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体。焊接接头的硬度高于母材,其中焊缝区域硬度最高,达到了247.4HV10,其次是热影响区,母材的硬度最低,且在焊缝两侧,硬度值呈对称分布。     

X80级Nb-Cr钢管不同强度匹配下的接头组织与性能研究

研究了不同强度匹配下X80级Nb-Cr钢手工焊环焊接头的显微组织和硬度。结果表明：不同强度匹配下填充层组织经过后续焊道的热处理作用,打破了焊缝柱状晶的形态,焊缝组织为针状铁素体＋少量粒状贝氏体＋少量先共析铁素体,粗晶区组织为粒状贝氏体＋板条状铁素体;盖面层焊缝组织以针状铁素体组织为主,粗晶区组织以板条状铁素体＋粒状贝氏体为主;盖面层高硬度组织板条铁素体和粒状贝氏体明显增多,硬度整体偏大。     

填充金属对X100管线钢焊缝组织性能的影响

采用埋弧自动焊机和焊接热模拟试验机对X100管线钢进行了埋弧双丝焊接试验,对比分析了两种焊接工艺下得到的焊缝区组织性能的变化情况及影响因素,研究填充金属对X100管线钢组织性能的影响规律。研究结果表明,经过埋弧双丝焊所得X100管线钢焊缝组织主要以针状铁素体、粒状贝氏体和少量先共析铁素体组成,组织比较细小,与母材性能相比,焊缝区的冲击韧性良好,强度有待提高;经过焊接热模拟方法所得X100管线钢焊缝区的组织主要以板条贝氏体和少量粒状贝氏体组织组成,焊缝区的强韧性基本和母材保持一致。     

X100螺旋埋弧焊管焊接HAZ微区组织与性能研究

针对X100螺旋埋弧焊管焊接热影响区(HAZ)的硬化与软化现象,研究了微区组织形态及M-A岛分布对HAZ显微硬度和微冲剪强度的影响规律。研究结果表明,显微硬度在HAZ的粗晶区出现局部升高,而在细晶及混晶区位置出现局部降低现象,显微硬度与微冲剪强度有一定的对应关系,即硬度值偏高的区域剪切强度也偏高;焊接HAZ的粗晶区为粗大粒状贝氏体,而细晶区为准多边形铁素体与多边形铁素体,混晶区组织为粒状贝氏体与铁素体的混合,母材为细小粒状贝氏体。组织中M-A岛含量分布规律为粗晶区—细晶区—混晶区依次减少。影响HAZ微区性能的主因是显微组织形态及其含量,HAZ微区组织中的铁素体使得HAZ软化,而M-A岛使得HAZ硬化,而且含量越多,影响越大。     

焊接热输入对厚壁X80管线钢粗晶热影响区组织及性能的影响

为了研究焊接热输入对X80管线钢粗晶热影响区的组织及性能影响,采用热模拟技术,对不同焊接热输入下X80管线钢的力学性能与显微组织进行了研究和分析。研究结果表明,在不同热输入量下厚壁X80管线钢粗晶热影响区组织为板条贝氏体、粒状贝氏体及M-A岛组织。当热输入量小于25 kJ/mm时,粗晶热影响区组织以贝氏体板条为主,冲击韧性最佳,但硬度较高;当热输入量在25 kJ/mm时,试验钢粗晶热影响区组织为板条贝氏体与粒状贝氏体,冲击韧性较高,且硬度适中;随着热输入的增大,粗晶热影响区中的粒状贝氏体变得极为粗大,同时,M-A形态与分布发生急剧变化,粗晶热影响区出现严重软化,冲击韧性值明显下降。     

X90M钢板对接接头性能测试与分析

对管线钢用X90M钢板自动埋弧焊对接接头进行了力学性能测试、微观组织观察、SEM扫描等试验。分析得出焊缝组织主要由针状铁素体和粒状贝氏体组成,热影响区除粒状贝氏体外,还有少量块状铁素体。硬度测试结果表明,热影响区并不存在明显软化现象,焊缝和热影响区的冲击吸收能量均对温度较为敏感,但焊缝中纵横交错分布的针状铁素体和柱状晶状态导致其韧性比热影响区稍差。0℃下的母材和热影响区冲击断口形貌呈韧窝形状,而焊缝断口形貌则为准解理特征。     

1Cr低合金管线钢焊接接头组织和性能研究

采用TIG焊对1Cr低合金管线钢进行了焊接,研究了焊接接头的显微组织、力学性能和耐蚀性,探讨了1Cr低合金钢的焊接性能。结果表明,以铁素体组织为主要特征的母材和热影响区具有较好的冲击韧性,冲击吸收功较高;以粒状贝氏体组织为主的焊缝区,韧性较母材和热影响区稍差。焊接接头的最高硬度为250HV,出现在熔合线附近,整体硬度适中。在管线钢中加入1％Cr未明显降低接头热影响区韧性或提高硬度,表明1Cr低合金管线钢具有较好的焊接性。     

焊材匹配对低温弯管焊缝组织和低温冲击韧性的影响

针对低温弯管生产过程中焊缝金属韧性降低的问题,采用不同焊材匹配获得了3种不同成分的低温热煨弯管焊缝试样,并采用热模拟试验机研究了加热温度对热煨弯管焊缝组织和性能的影响。结果显示,3种热煨弯管在焊态条件下,焊缝的组织均以针状铁素体为主,且具有较高的低温冲击功,经模拟加热后,焊缝组织转变为针状铁素体、多边形铁素体和粒状贝氏体的混合组织,且随着加热温度的升高,针状铁素体减少,低温冲击功降低。随着Mn和Ni含量的增加,在较低加热温度条件下,焊缝组织中针状铁素体增加,低温冲击功较高,但在较高加热温度条件下,焊缝组织则转变为粗大的回火粒状贝氏体,低温冲击功降低。结果表明,为得到较好的焊缝低温冲击性能,加热温度宜在925 ℃以下。     

焊接工艺对50CrVA弹簧钢焊接接头组织及性能的影响

采用ER50-6焊丝对50CrVA弹簧钢进行熔化极气体保护焊焊接试验,研究了不同焊接工艺对50CrVA弹簧钢焊接接头组织及性能的影响。结果表明,焊接电流为90 A、100 A时,焊接接头组织主要由针状铁素体和先共析铁素体构成;焊接电流增大到110 A时,先共析铁素体消失。焊接电流为90 A时,焊接热影响区粗晶区主要由粗大的马氏体组织和带状组织构成;焊接电流为100 A时,高碳马氏体组织及带状组织消失,粗晶区组织由板条马氏体组织构成;焊接电流为110 A时,粗晶区马氏体组织长大,硬度显著下降。细晶区主要由细小的板条马氏体组织构成,不完全淬火区主要为马氏体、铁素体、贝氏体及索氏体构成的混合组织。随着焊接热输入的增大,50CrVA弹簧钢接头的抗拉强度和伸长率呈先上升后下降的趋势,断裂位置均在母材;焊接电流为90 A时,一个面弯试样出现断裂,其余均未出现裂纹;室温冲击功随焊接电流的增大逐渐增大,当焊接电流为110 A时,冲击功达到最大值35.67 J。     

连续油管管材及焊接热影响区显微组织分析

为了研究连续油管对接焊时焊接热影响区的显微组织特征,选取连续管管材及焊接接头,通过显微硬度变化确定焊接热影响区(heat affected zone, HAZ)位置,观察热影响区显微组织,利用金相显微镜、 XRD、 EBSD及TEM对HAZ区域进行表征。试验结果表明,连续油管管材显微组织主要以粒状贝氏体为主,其中还存在少量针状铁素体及等轴晶铁素体组织, EBSD试验结果得出管材平均晶粒尺寸为4.9μm,利用TEM观察到大量位错及第二相。并对焊接热影响区中粗晶区、细晶区及不完全重结晶区进行了表征,得到了一系列具有对比性的结果。     

自保护药芯焊丝焊缝组织及性能研究

采用E71T8-Ni1J自保护药芯焊丝进行X70管线钢管半自动焊接,通过光谱分析、金相、扫描电镜、力学性能等试验手段,研究了X70管线钢管自保护药芯焊丝焊缝不同焊层及层间热影响区的组织特征和力学性能。试验结果表明,根焊组织主要由细小的等轴晶、板条马氏体和少量粒状贝氏体组成：填充焊层中可以观察到明显的奥氏体晶界,组织主要由准多边形铁素体、粒状贝氏体和M／A组元组成：层间热影响区组织由少量准多边形铁素体、粒状贝氏体、M／A组元以及沿奥氏体晶界连续分布的“项链状”M／A组成。焊缝的抗拉强度为720～750MPa,-20℃夏比冲击功为78～128．5J。层间热影响区组织中沿晶界分布的“项链状”M,A、晶内粒状贝氏体板条间形成的平行排列的条状M／A组元以及焊缝中粗大不均匀的组织会降低焊缝的韧性。     

加热温度对X90钢级热煨弯管组织与性能的影响

为了获得X90钢级弯管的合理热处理工艺,采用Gleeble3500热模拟试验机,研究了高强度X90焊管焊缝和母材在不同加热温度下的组织与性能。试验结果显示,随着加热温度的升高,焊缝先共析铁素体减少,并出现粒状贝氏体组织,硬度上升;焊缝冲击功呈现先升后降趋势,当加热到925℃时,冲击功最低,加热到975℃时冲击功最高,但加热温度超过1 050℃时,针状铁素体板条粗大,夏比冲击功下降。因此得出结论,焊缝最佳的加热温度区间为950~1 025℃。在此温度区间内,母材随着加热温度的增加,块状铁素体逐渐减少,硬度上升,同时原奥氏体晶粒不断长大,夏比冲击功总体变化不大;当加热温度超过1 050℃时,粒状贝氏体晶粒粗化,冲击韧性快速下降。     

16MnDR钢板埋弧焊对接接头性能研究

对采用埋弧自动焊焊接的16MnDR钢板对接焊接接头进行了力学性能试验、显微硬度测试以及金相组织观察。结果表明,该焊接接头的抗拉强度不低于16MnDR钢板,接头侧弯无裂纹,接头的低温冲击韧性优异,硬度在热影响区出现峰值,焊缝金相组织为带有少量粒状贝氏体的针状铁素体和先共析铁素体。     

X70管线钢焊接CCT曲线测试及分析

采用Gleeble-3500型热模拟试验机,测定了6种X70钢的焊接CCT曲线,分析了不同冷却条件下的组织与性能的关系,讨论了合金元素对组织和性能的影响.结果表明:当冷却速度小于1℃/s时,组织中出现多边形铁素体;冷却速度在1～7 ℃/s时,组织以针状铁素体或粒状贝氏体组织为主;当冷却速度大于10C/s时,组织以细小的贝氏体为主.C具有抑制相变的作用,适当降低C含量,能扩大获得高韧性的冷却速度范围,并降低焊接热影响粗晶区的硬度,有利于提高钢管焊接质量.     

不同焊接热输入对X90管线钢CGHAZ组织与性能的影响

为了获得X90管线钢埋弧焊接的合理热输入,采用Gleeble-3500型热模拟试验机模拟了不同焊接热输入条件下X90管线钢的热循环过程,同时采用显微组织观察、冲击试验和硬度试验的方法,研究了不同焊接热输入对X90管线钢粗晶热影响区(CGHAZ)组织与性能的影响规律。结果显示,X90管线钢经焊接热模拟后, CGHAZ显微组织主要有贝氏体铁素体、粒状贝氏体和M/A岛组元组成,冲击韧性优异;当焊接热输入E30 kJ/cm时,显微组织中贝氏体铁素体减少,粒状贝氏体不断增多,晶粒尺寸变大,同时M/A组元也由细小的网状长大成大条状或块状,韧性显著下降, CGHAZ存在软化现象。研究表明,对于X90管线钢的埋弧焊接,当焊接热输入E30 kJ/cm时可获得良好的综合力学性能。     

热输入对CT90连续管对接接头热影响区组织及性能的影响

为了保证连续油管对接焊后焊接接头的使用性能,研究了不同热输入对CT90连续油管对接接头热影响区组织及性能的影响,采用TIG焊工艺分析了3层对接焊过程中焊缝热影响区的组织和性能的变化。结果显示,粗晶区、完全重结晶区组织以贝氏体为主,不完全重结晶区、回火区组织为块状铁素体、少量珠光体和渗碳体,随着热输入的增加,焊缝的晶粒尺寸变大,热影响区中软化区的宽度及幅度增大,软化区逐渐远离焊缝中心。     

X100螺旋埋弧焊管焊接接头冲击韧性研究

采用落锤冲击试验法测试了X100螺旋埋弧焊管焊接接头的低温冲击韧性,并进行了断口特征及微观组织分析。结果表明,沿管壁厚度方向的冲击韧性变化不明显;焊接接头的冲击韧性呈现母材冲击韧性最高,约是焊缝和热影响区的1倍,焊缝略高于热影响区;母材韧窝尺寸大且深,焊缝韧窝尺寸均匀但较浅,焊接热影响区以小尺寸韧窝为主,含少量大尺寸韧窝;焊缝和粗晶区的大尺寸条状或棒状M—A岛使冲击韧性下降。     

t_(8/5)对X90管线钢焊接热影响区细晶区显微组织的影响

为了研究焊接冶金与热循环过程对X90管线钢焊接热影响区细晶区显微组织的影响,采用淬火变形膨胀仪模拟了不同t8/5条件下X90管线钢热影响区细晶区的热循环过程,并在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察了其显微组织随t8/5不同而变化的情况。研究结果表明,当t8/56 s时,X90管线钢会获得粒状贝氏体、贝氏体铁素体和板条马氏体的混合组织;当t8/512 s时,X90管线钢组织以多边形铁素体为主,并随着t8/5的减小,会先后出现珠光体和粒状贝氏体;当t8/5控制在6~12 s时,细晶区组织主要为性能良好的贝氏体组织和少量准多边形铁素体。为获得综合性能优异的焊接接头,冷却过程中焊接热影响区细晶区的t8/5应控制在6~12 s更为合适。     

X80级准1219 mm×18.4 mm螺旋缝埋弧焊管焊缝组织与性能

利用夏比冲击、显微硬度和金相试验研究了 X80级准1219 mm×18.4 mm螺旋缝埋弧焊管焊缝韧脆转变特性、显微硬度分布及微观组织特征。研究结果表明,温度变化对焊缝韧性有显著影响,焊缝存在韧脆转变现象,韧脆转变温度为-40℃; HAZ在试验温度范围内无韧脆转变现象出现,冲击韧性优良。显微硬度峰值出现在焊缝中心附近。外焊缝区为针状铁素体+少量准多边形铁素体组织;内焊缝区为多边形铁素体+少量针状铁素体组织,晶粒尺寸较外焊缝区粗大;而HAZ为粗大且均匀性差的粒状贝氏体组织,且晶界清晰可见。     

不同材质管道对接环焊缝热影响区的硬度分布规律研究

近年来,站场内管道环焊缝的失效问题引起广泛关注,站场内管道环焊缝具有不同材质、不等壁厚、不同管件类型对接的特点,对这种环焊缝的性能并未充分掌握。以站场内管道材质和壁厚差距均较大的X80-X60及X70-L245对接接头为研究对象,根据工程现场焊接工艺,制备了环焊缝试样,对接头热影响区的硬度进行了表征并研究了其分布规律。结果表明,焊缝区的硬度明显较高,热影响区内粗晶区的硬度最高,向母材方向逐渐降低。M/A强化及位错强化机制是粗晶区硬度较高的主要原因,二次相粒子的不均匀分布使粗晶区的硬度分散性较大。X80、X70、X60侧热影响区的硬度分布规律相似,与钢级相对应,L245侧热影响区具有明显更低的硬度。板状和粒状贝氏体表现出较高的硬度,而铁素体、多边形铁素体则不利于硬度的提高。