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管线钢粗晶区在不同焊接热输入下的韧性

采用热模拟技术、力学性能测试手段及显微分析方法,研究了三种X80管线钢焊接粗晶区在不同焊接热输入(E)下冲击韧性和断裂韧性的变化规律.结果表明,当E＞30kJ/cm时,由于粗晶区中多边形铁素体和珠光体的形成,致使其韧性严重恶化;在E＜15kJ/cm条件下,由于马氏体的过饱和固溶作用以及较高冷却速度所形成的高应力状态,使得粗晶区的韧性受到损害;而在E=15～20 kJ/cm条件下,试验钢焊接粗晶区的主要组织为多位向分布的针状铁素体,表现出较好的韧性值.     

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。     

微合金X80管线钢焊接热影响粗晶区韧性与显微组织

利用Gleeble-1500模拟实际焊接条件下三丝纵列焊接热循环过程,通过冲击试验、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及电子背散射衍射(EBSD)对微合金X80管线钢焊接热影响粗晶区(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。结果表明,随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。上述原因使微合金X80管线钢焊后热影响粗晶区冲击韧性离散性增加。     

热输入对X80管线钢焊接粗晶区组织与性能的影响

采用热模拟技术模拟研究不同热输入对X80管线钢焊接粗晶区组织与性能的影响。结果表明,焊接热影响粗晶区组织主要由板条状和粒状贝氏体组成,随着热输入的增加,焊接热影响粗晶区的板条贝氏体数量逐渐减少,粒状贝氏体数量逐渐增加,彼此交错分布。当热输入E=20 kJ/cm时,焊接热影响粗晶区晶粒虽有所长大,但板条贝氏体和粒状贝氏体交叉混合分布,表现出较好的冲击性能。通过分析得出,采用焊前预热和小热输入的焊接工艺既可以减少高温停留时间tH,防止晶粒粗化,又可以相应的提高800℃到500℃的停留时间t8/5,给组织相变提供适当的时间,以达到改善X80管线钢手工焊工艺。     

X80管线钢焊接热影响区组织的模拟研究

采用物理模拟和数值模拟相结合的手段,利用SYSWELD有限元计算软件和Gleeble-3500热模拟试验机模拟焊接热过程,对X80管线钢焊接热影响区单道粗晶区、临界区以及经历2次热循环的亚临界粗晶区、临界粗晶区和过临界粗晶区的组织进行对比分析,归纳了不同冷却速度下组织形态、M-A组元、晶粒尺寸及第二相粒子的转变规律.     

Nb含量对X80管线钢环焊接头热影响区韧性的影响

采用热膨胀仪、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等研究了不同Nb含量对X80管线钢环焊接头热影响区中不同位置的显微组织、大角度晶界分布及韧性的影响。结果表明：高Nb钢(0.055%Nb)中较多固溶的Nb降低了γ→α的转变温度,促进了粒状贝氏体形成。0.055%Nb钢中的临界粗晶热影响区(ICCGHAZ)及亚临界粗晶热影响区(SCGHAZ)韧性显著恶化。ICCGHAZ韧性降低的原因是原奥氏体晶界上形成尺寸较大的链状M/A组元所致,而SCGHAZ则是由于有效晶粒尺寸变大、显微组织中大角度晶界数量降低,以及贝氏体板条束边界上尺寸较大的M/A组元所致。较高的合金含量引起的亚稳奥氏体中碳含量升高是导致0.055%Nb试验钢韧性降低的主要原因。     

碳化钒析出对X80管线钢焊接热影响区韧性的影响

通过Gleeble-3500热模拟机对钒(V)含量分别为0.06%和0.02%的X80管线钢进行了峰值温度为1350℃和750℃的焊接热模拟试验,利用硬度计和光学显微镜(OM)分别分析了焊接热模拟试样硬度和试样中马氏体-奥氏体岛状组织(M-A)的数量、尺寸和形貌。利用透射电镜(TEM)对母材、粗晶区和部分相变区中粒子析出进行了表征。结果表明,与0.02%含V量X80管线钢相比,0.06%含V量的X80管线钢由于V含量较高,在受到多道次焊接热循环影响时,部分相变区有较大量碳化钒(VC)粒子析出,明显阻碍位错运动,使其强度明显提高的同时脆性增大、塑性变形难以进行,导致其焊接热影响区韧性下降。     

X80管线钢的焊接性研究

X80管线钢是西气东输二线工程的主导钢材,其焊接质量直接决定管线的安运行全.采用热模拟技术研究了X80管线钢焊接热影响区工艺条件、组织和力学性能之间的关系.结果表明X80管线钢焊接粗晶区的组织类型为贝氏体和铁素体,不存在典型的M组织,淬硬性倾向较小.粗晶区的软化现象不太显著.焊接线能量对粗晶区的冲击韧性影响最为显著.当采用8kJ/cm的线能量和60℃的预热温度时,粗晶区的晶粒较细,组织由板条贝氏体和一定量的粒状贝氏体组成,由于粒状贝氏体对板条贝氏体的分割作用,使板条贝氏体的长度较小,方向性差,表现的韧性最优越.因此在X80管线钢的焊接中为使粗晶区获得较高的韧性,应采用较小的线能量和合适的预热温度.     

X70管线钢焊接热影响区组织和韧性研究

通过焊接热模拟的方法，研究了焊接线能量对X70管线钢焊接热影响区组织和低温韧性的影响。结果表明，在25kJ／cm的焊接线能量下，热影响区粗晶区的组织发生粗化，韧性显著降低；随着焊接线能量增加，低温韧性进一步恶化。然而，焊接线能量对细晶区的组织和低温韧性影响不大，在60kJ／cm的大焊接线能量下．细晶区仍能获得优良的低温韧性。     

Microstructure and toughness of coarse grain heat-affected zone for Nb-microalloyed X80 pipeline steel

Based on welding thermal simulation on Nb-microalloyed X80 pipeline steel using Gleeble-3500 thermal simulation equipment,microstructure and impact toughness in coarse grain heat-affected zone (CGHAZ) ...     

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。     

X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区的组织和性能

采用热模拟技术研究了X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区组织、显微硬度和韧性的变化规律,分析了焊后冷却速度和粗晶区组织、性能之间的关系.结果表明,X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区组织类型主要为铁素体和少量珠光体、粒状贝氏体、板条贝氏体和板条马氏体4种类型.焊接粗晶区软化是X80级抗大变形管线钢焊接面临的主要问题.当焊后冷却速度在15～30℃/s之间时,X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区的强度、室温以及低温韧性匹配良好,组织以板条贝氏体为主.     

Microstructure evolution and corrosion resistance in simulated CGHAZ of X80 high-deformability pipeline steel

In this study, the microstructure evolution and corrosion resistance in 0.5M Na₂CO₃-1 M NaHCO₃ solution of X80 high-deformability (X80HD) pipeline steel coarse-grained heat-affected zone (CGHAZ) with several heat input levels were investigated. It is shown that the microstructure of CGHAZ changes from bainite ferrite to granular bainite as the heat input increasing. In addition, the corrosion resistance and the stability of passive film of base material are better than those of CGHAZ with several heat input levels. Too small or too big heat input is inadvisable and better corrosion resistance of CGHAZ is attained when heat input is 30kJ/cm.     

氮含量对含Ti-Nb的X70管线钢焊接热影响区组织及冲击韧性的影响

采用中频真空感应炉冶炼了两种不同N含量的X70管线钢。利用Gleeble-2000热模拟研究了两种钢焊接热影响区的组织及冲击性能。采用三丝埋弧焊对两种钢分别进行了焊接,随后采用光学显微镜和冲击试验研究了两种钢的焊接接头组织及冲击韧性。结果表明:在N含量高的钢中发现了尺寸为20~50 nm、弥散分布的(Ti,Nb)(C,N)粒子,而N含量低的钢中只存在少量尺寸为50~100 nm的(Ti,Nb)(C,N)粒子。细小、弥散的(Ti,Nb)(C,N)粒子抑制了晶粒的长大,细化了晶粒,对稳定试验钢的热影响区冲击韧性有利。     

X80管线钢埋弧焊匹配焊丝试验

通过分析高强度低合金钢焊缝熔敷金属常见显微组织对其力学性能的影响,确定X80管线钢用埋弧焊丝熔敷金属组织应以大量针状铁素体(AF)和少量粒状贝氏体(GB)的复合组织.从相变动力学原理出发,结合针状铁素体(AF)非自发形核机制和微合金组织韧化理论,选择Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系进行X80管线钢匹配焊丝的试制.结果表明,合理选择和控制合金元素,可以获得理想的焊缝熔敷金属组织和强韧性以及低温韧性要求,试制的1号焊丝能够满足X80管线钢的使用要求.     

X80管线钢气体保护焊用焊丝的研制

对所研制的焊丝进行了气体保护焊试验,测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧度、强度、硬度和接头的抗拉强度.金相组织主要为针状铁素体、少量的先共析铁素体和粒状贝氏体,用扫描电镜分析了冲击断口的形貌和夹杂物的组成,用透射电镜分析了焊缝金属的微观结构.结果表明,在焊丝中加入微量的Ti-B,可以有效地抑制先共析铁素体的形成,使焊缝获得细小、均匀的针状铁素体组织.焊缝中合金元素形成了弥散分布的细小夹杂物,成为了针状铁素体(AF)的形核质点.针状铁素体内有许多位错团,可以有效地阻止裂纹的扩展,提高冲击韧度.     

X80管线钢管焊接技术

介绍我国X80管线钢管焊接性能和焊接工艺,指出焊接工艺存在焊接质量与焊接生产率的矛盾。提出采用电磁搅拌的X80管线钢管焊接技术和电磁搅拌产生方法,解决了X80管线钢管焊接质量和焊接生产效率之间的矛盾。