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。     

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。     

焊接热输入对X100管线钢焊接热影响区组织与强度的影响

采用焊接热模拟技术和金相显微组织分析技术,对不同焊接热输入下X100管线钢热影响区的强度和组织变化规律进行了深入分析.研究结果表明,经过焊接热循环后,X100管线钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)强度均有不同程度的下降,且下降幅度随着热输入的增加而增加,当焊接热输入达到40 kJ/cm时,CGHAZ的强度已不能满足X100管线钢最低强度要求.X100管线钢CGHAZ软化可归结于粒状贝氏体增加和晶粒亚结构的粗化,且粒状贝氏体所占比例和晶粒的粗化程度均随着热输入的增加而增加.     

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。     

X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能的研究

为了研究X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能,采用MTS和INSTRON万能力学试验机测得了全壁厚X80大应变钢管焊接接头的疲劳寿命及焊接热影响区的疲劳裂纹扩展速率,并采用Gleeble-3500热模拟试验研究了焊接热循环不同峰值温度对组织和性能的影响。结果表明,焊接接头的疲劳性能显著降低,在相同的疲劳寿命条件下,其疲劳裂纹应力降低约100 MPa以上;疲劳裂纹均在焊趾处萌生,并向内沿热影响区扩展;而疲劳裂纹在热影响区的扩展速率随其通过的不同区域而变化。经焊接热循环后,热影响区呈现弱化趋势,强度最低点出现在细晶区,然而细晶区良好的塑韧性有利于抑制疲劳裂纹扩展,改善疲劳性能。     

X80管线钢焊接热影响区软化问题研究

为了提高管线钢焊接热影响区组织性能,控制热影响区软化问题,分析了当前超低碳微合金X80直缝埋弧焊管焊接热影响区的软化现象,以及热影响区软化导致的弯曲开裂等质量问题。采用焊接热模拟及批量生产检验数据统计分析等方法,研究了影响X80管线钢焊接热影响区软化的因素。研究结果表明,母材合金元素、焊接热输入、母材强度以及三者之间的匹配是影响焊接热影响区软化的关键因素。指出,母材合金设计应考虑焊后热影响区的强度,母材强度应与热影响区强度相匹配。     

X80管线钢焊接热影响区组织和氢渗透行为研究

为了进一步研究X80管线钢热影响区组织对氢渗透行为的影响,利用焊接热模拟技术模拟了X80管线钢在不同峰值温度下生成的焊接热影响区,研究了800~1 350 ℃的峰值温度对焊接热影响区的组织、显微硬度和氢渗透行为的影响。焊接热影响区组织分析结果显示,当峰值温度为800 ℃时,组织主要为铁素体和贝氏体,晶粒大小分布不均匀,M-A组元呈岛状;峰值温度为900 ℃时,组织主要为细小的铁素体和粒状贝氏体,晶粒分布均匀,M-A组元呈岛状和粒状;峰值温度为1 150~1 350 ℃时,组织均以粒状贝氏体为主,M-A组元主要分布在原奥氏体晶界处。焊接热影响区硬度试验和氢渗透试验结果显示,显微硬度随着峰值温度的升高,呈先升高后降低趋势,并且发生了明显的软化;随着峰值温度的升高,组织的氢扩散通量和氢表现扩散系数逐渐增大,吸附氢浓度逐渐减小。研究表明,在焊接热影响区组织中,部分相变区的氢脆敏感性最高,容易造成氢聚集,进而引起氢脆等现象。     

X80级管线钢焊接热影响区不同区域的韧性分布

研究了X80级管线钢焊接热影响区不同区域的韧性分布.结果表明, X80级管线钢在焊接过程中形成的热影响区由不同温度下形成的梯度组织组成.焊接加热温度为1 300 ℃时所形成的粗晶区韧性最低,是受焊区的薄弱环节.950 ℃以下的焊接热过程,对管线钢的韧性没有大的损害.引起热影响区性能恶化的主要原因是高温引起的晶粒长大以及由于晶粒粗大而引起上贝氏体等非平衡低温转变产物的增多.     

高强度管线钢焊接热影响区显微组织精细表征

为了认清焊接过程显微组织的演变过程,对显微组织进行了精细化表征。结合多年来对高性能管线钢的研究实践,认为粗晶热影响区性能较易通过调整热输入量来改善,而对于临界粗晶热影响区,由于二次热循环峰值温度不可避免地会落在A_(c1)～A_(c3)的两相区,致使高C含量的脆性链状M-A形成,且其占比含量高,尺寸粗大,极易成为脆性裂纹的起裂源,进而恶化低温冲击韧性。为了改善临界粗晶区韧性,必须严格控制脆性M-A尺寸、分布及含量。有效方案是合理设计管线钢关键合金成分(Nb、 Ni等),控制粗晶区奥氏体尺寸,促进二次热循环过程奥氏体相变更完全,以此来抑制链状M-A的形成和改善低温韧性。     

X80焊接热影响区组织与性能的模拟试验研究

针对X80管线钢焊接热影响区的软化与脆化问题,研究模拟焊接热影响区的组织性能分布规律,为X80管线钢化学成分及焊接工艺的优化提供技术参考;采用Gleeble3500热模拟试验机对三种不同化学成分的X80钢进行焊接热影响区模拟试验研究,分析焊接热循环峰值温度、冷却时间t8/5对显微组织、拉伸性能、维氏硬度、冲击韧性的影响规律。当峰值温度范围为800~1000℃,X80焊接热影响区的临界区和细晶区存在软化现象;随着冷却时间t8/5的增大,X80焊接热影响区的软化率和软化温度范围均呈增大趋势,X80焊接热影响区的临界区和粗晶区易出现脆化现象。合理设计X80管线钢的化学成分和原始显微组织,可有效减小焊接热影响区的软化与脆化趋势。     

厚壁X80管线钢管不同壁厚处的低温拉伸性能研究

为了研究厚壁X80管线钢管不同壁厚处的显微组织与低温环境下拉伸性能的关系,利用光学显微镜、电伺服拉伸试验机和低温试验箱等分析手段对壁厚为32.1 mm的X80管线钢管的显微组织和拉伸性能进行了分析。试验结果表明:由于X80管线钢管壁厚较厚,显微组织在厚度方向上的整体均匀性较差,中心层的组织晶粒度与外层相比较为粗大。温度由20 ℃下降至－60 ℃时,3组试样的抗拉强度、屈服强度均有上升趋势;在同一温度下,3组试样强度由大到小的顺序为:外层＞内层＞中心。     

X80钢的热处理组织和性能研究

利用组织分析、力学性能试验、断口分析等手段,对X80钢的热处理组织和性能进行了研究.结果表明,950℃加热可以使X80钢获得细小、均匀的奥氏体晶粒,适合作为X80钢的淬火温度;在550℃、600℃回火时,X80钢的组织为贝氏体铁素体(BF)+粒状贝氏体(GB),部分铁素体板条合并宽化,部分粒状贝氏体内部亚板条界开始合并...     

热处理对X80管线钢组织性能的影响

通过对X80管线钢淬火与高温回火的热处理试验研究,分析了淬火温度及回火温度对X80管线钢组织与性能的影响。试验结果表明,X80管线钢在930℃时已经能够完全奥氏体化,并获得板条状马氏体组织,且X80管线钢回火稳定性较高,力学性能相对稳定,并且随回火温度变化呈现出一定的规律性,在650℃回火时,其强度和塑性变化较为明显。     

X80管线钢焊接热影响区的二次脆化研究

采用热模拟技术研究了二次热循环对X80级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1300℃作用后,再经过800℃二次热循环时韧性显著下降,发生严重脆化;经过1200℃二次热循环作用时韧性最好,断口形貌为韧窝状。一次热循环峰值温度800℃作用后,再经过1300℃的二次峰值温度作用,其冲击韧性远远低于母材,发生严重脆化,断口形貌为解理状。