焊接热循环对高Nb X70级管线钢热影响区组织和韧性的影响

采用热模拟技术和显微分析技术,研究了焊接热循环对高Nb X70级管线钢热影响区组织和韧性的影响.结果表明:粗晶区是X70级管线钢热影响区中韧性较差的区域,粗晶区韧性恶化主要是晶粒粗化以及粒状贝氏体、上贝氏体等非平衡低温转变产物数量增多造成的,且粗晶区的冲击韧性随着t8/5的增加而降低.     

t8／5对X70级管线钢热影响区粗晶区性能影响

利用焊接热模拟技术,通过光镜、环境扫描电镜和力学试验分析,研究了焊接热循环中t8/5对X70级管线钢粗晶区性能的影响.结果表明,随着t8/5的增加,粗晶区硬度逐渐减小,贝氏体化铁素体祖化,且其间的M-A组元由条状转变为块状,平均弦长增加,体积分数增大,奥氏体晶界M-A组元增多变粗,管线钢的韧性恶化,抗裂性变差,冲击断口扩展区呈脆性断裂.当t8/5=20 s时,试样的起裂区可观察到大量的韧窝,具有较好的冲击韧性值.     

X70级管线钢焊接热裂纹模拟研究

采用模拟焊接热循环及热塑性拉伸试验研究了X70级管线钢的焊接裂纹敏感性参数，评判了X70级管线钢的焊接热裂纹敏感性。结果表明，X70级管线钢的热塑性良好，焊接热裂纹倾向为稍敏感（其脆性温度区间为60℃），特别是在焊接正火区的热裂倾向相对较大。最后指出，在现场焊接时，应尽量采用小的热输入量，并控制焊接热影响区的峰值温度过高，避免焊接热影响区裂纹的产生。     

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.     

管线钢焊接粗晶区的韧化方向

通过对管线钢焊接粗晶区韧性影响因素的分析，提出了管线钢粗晶区的韧化方向。结果表明：适当调控管材的微合金元素、焊接线能量以及焊后热处理，均可使粗晶区韧性得到改善。     

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。     

X70大变形管线钢延迟加速冷却组织和性能分析

利用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等试验技术,研究了X70管线钢在延迟加速冷却条件下的组织与性能的变化规律。研究表明,通过延迟加速冷却,X70管线铜可获得贝氏体＋铁素体（B＋F）双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的贝氏体含量增加,铁素体含量降低,导致材料屈服强度上升,塑性下降。当始冷温度为530℃时,X70管线钢有较低的屈强比,较大的均匀伸长率和较大的形变强化指数,符合大变形管线钢的技术要求。     

X65管线钢形变奥氏体连续冷却转变行为的实验研究

在THERMECMASTER－Z热模拟实验机上，用热膨胀方法研究了一种低碳微合金化X65管线钢的形变奥氏体连续冷却转变行为以及变形条件对相变微观组织的影响。实验结果表明，该管线钢经60％的累计变形后在冷却速度大于5℃／s时可得到针状铁素体组织，同时变形温度及形变量对针状铁素体组织都有影响。     

X70管线钢焊接接头断裂韧性分析

裂纹尖端张开位移（CTOD）试验常被用来进行材料的韧性评价。详细介绍了CTOD试验的过程、操作步骤及计算拟合方法。并采用裂纹尖端张开位移试验对X70管线钢焊接接头处焊缝、热影响区（HAZ）和母材进行了断裂韧性的测试研究。结果表明,在同一温度下,CTOD特征值δ0.05,δ0.5和δ0.2BL均呈现母材最大、热影响区次之、焊缝最小,即母材断裂韧性最优、热影响区次之、焊缝最差。     

焊接二次热循环对X90管线钢组织和性能的影响

针对X90管线钢焊接过程中二次热循环作用下,焊缝热影响区易产生脆化的问题,采用热模拟技术研究了不同二次热循环峰值温度对X90管线钢焊接粗晶区性能的影响。试验结果表明,一次峰值温度1 350 ℃作用下,再经过800 ℃二次热循环后,热影响区韧性显著下降,发生严重脆化,主要是由于该区遗传了粗晶区粗大的组织形态,同时沿原奥氏体晶界形成粗大、高度富碳、呈项链结构的M/A组元;X90管线钢一次热循环粗晶区经峰值温度为950 ℃的二次热循环后,晶粒细小,组织分布较为均匀,低温冲击韧性较好。     

预热温度对X80管线钢焊接热影响区组织性能的影响

X80管线钢在焊接过程中,热影响区由于受到焊接过程热的作用,其组织和性能会发生较大的变化,尤其是粗晶热影响区的组织和性能变化最大。采用热模拟技术、工程测试手段和显微分析方法,研究了焊前预热温度对X80管线钢粗晶热影响区的夏比冲击韧性的影响规律,并分析了原因,确定了管道在小线能量下焊接的预热温度。认为在较小线能量下焊接,焊前预热对粗晶区的韧性有利,在现场焊接线能量为10kJ/cm时,推荐焊前预热温度为150℃;若在较大线能量下焊接,焊前预热对粗晶区的韧性没有益处,预热温度过高会给粗晶区韧性带来损害,应予以限制。     

热输入对管线钢热模拟焊缝粗晶热影响区冲击韧性的影响

为了研究不同热输入对管线钢焊缝粗晶热影响区冲击韧性的影响,选用40～55 kJ/cm 4种不同焊接热输入量（对应于t8/5=21～40 s）对管线钢进行了热模拟焊接试验,并对不同焊接热输入下的焊缝冲击韧性、冲击断口形貌进行了研究。研究结果显示,随着t8/5的增加,相变过程的冷速逐渐降低,导致相变形成的板条结构宽化,M-A组元的宽度逐渐变粗（即短轴、长轴之比增大）,尺寸增大且粗大的M-A组元在晶界上链接成串,从而降低了冲击韧性;随着t8/5的增加,韧脆转变温度升高;热模拟峰值温度一致且较高导致混晶,也是引起冲击韧性降低和试验值分散性较大的原因;冲击断口的SEM形貌观察和能谱分析显示,材料中形成的大尺寸Ti、Nb复合碳氮化物析出相,以及形成的邻近两个或多个Al2O3和CaS复合夹杂物可以成为诱发脆性解理断裂的起裂源。     

X70管线钢焊接工艺研究

针对国内新研制的X70钢管,结合国内实际焊接施工条件,制定了三套适于自动焊、半自动焊的焊接施工工艺。     

预热温度和冷却速度对X80抗大变形管线钢焊接粗晶区性能的影响

采用插销试验和热模拟技术研究了不同预热温度和冷却速度对X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的冷裂纹敏感性及组织性能的影响。试验结果表明,随着预热温度的升高,X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的临界断裂应力提高,抗冷裂纹敏感性能力增强;当预热温度达到150℃时,粗晶区的冷裂纹敏感性变得很小,断口形貌为韧窝状;随着冷却速度的增加,X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的显微硬度升高,而断裂韧性由高到低,再由低到高,当冷却速度达到2~25℃/s时,粗晶区具有优良的断裂韧性;当进一步增大冷却速度时,由于板条马氏体的形成,粗晶区断裂韧性迅速降低。     

Ti,N和C对X70管线钢管焊缝热影响区韧性的影响

介绍了7种Ti,N,C含量不同的X70管线钢的理化特性,并通过CTOD试验、夏比冲击试验和Gleeble热模拟试验,分析了不同Ti,N,C含量对X70管线钢管环焊缝热影响区韧性的影响。最后指出,当Ti含量和Ti/N比都降低时,TiN粗大晶粒的数量将随之减少,焊缝热影响区韧性提高。