介绍x80管线钢埋弧焊接头性能分析

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1、万方数据第26卷第9期焊接学报v。1．26N。．9205年9月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTl0NSeptember205X80管线钢埋弧焊接头性能分析张敏1，姚成武1，聂斌英2(1．西安理工大学材料科学与工程学院，西安710048；2．宜春学院工学院，江西宜春336000)摘要：从焊接性和焊接接头使用性能两个方面人手，结合焊接接头的硬度、拉伸和冲击韧度的测试，对x80管线钢的焊接性能进行了试验分析。结果表明，焊接热影响区的性能发生了较大变化，其中粗晶区出现硬化脆化现象，并导致韧

2、度下降，而不完全重结晶区和回火区则存在一个软化区。通过组织分析，对焊接热影响区的组织状态对焊接接头力学性能的影响进行了讨论。关键词：管线钢；硬化；软化；高匹配中图分类号：TGll3文献标识码：A文章编号：0253—360x(2005)09一19—05张敏0序言迄今为止，x80管线钢是已建管线中强度最高的管线钢，工业发达国家普遍将其列为21世纪天然气输送管道的首选用钢。国内的x80管线钢正在研制和开发阶段，并已正式列入“十·五”国家重大技术装备研制和国产化项目，现已由武汉钢铁公司完成小批量的工业试制。x80管线钢属超低碳、超

3、细晶粒高强度合金钢，在低碳及低硫的基础上，以Mn—Nb—Ti系为主，适量添加Ni、Mo、cu等，并结合控轧控冷(TMcP)等形变热处理技术，从而控制奥氏体的再结晶温度，阻止高温奥氏体的长大，增加铁素体的形核核心以达到细化晶粒和微合金化元素析出相强化基体，从而获得组织细小而强度和韧性很高的管线钢的目的¨J。x80管线钢组织主要成分为针状铁素体和粒状贝氏体，其开发重点在提高材料的韧性方面，即按控制裂纹扩展速度和扩展中止特性的合金化设计方案，进行控轧工艺的最佳配合，其合金元素的选择、终轧温度、冷却速度和终冷温度是生产工艺的控制关

4、键。根据美国标准API5L—1977，x80管线钢力学性能要求⋯为，屈服强度矿。≥551Ⅷ)a，抗拉强度盯。620～827MPa，伸长率良≥18％，冲击吸收功Ak。≥68J(0℃)。其焊接f生所要讨论的两个重要方面为裂纹敏感性和焊接热影响区的力学性能。对x80管线钢组织和焊接眭能特点进行研究分析，为x80管线钢用焊接材料的研制开发无疑具有重要的工程实际意义。1试验材料与方法试验用钢板为武汉钢铁公司新研制的X80管线钢，厚度15mm，焊接材料采用H08MnMo+SJl01，焊丝规格妒．0mm，采用双面焊接，不对称x形坡口，正

5、面焊完后反面清根埋弧焊接。焊接工艺参数为焊接电流450～480A，电弧电压30～32V，热输入2kJ／mm。钢板的化学成分见表l。表1X80管线钢的化学成分(质量分数，％)Table1ChemicaIcOmpOsitiOnOfX80pipe¨nesteeI$：C加=c+Mn／6+(cu+Ni)／5+(cr+Mo+V)／15[2]；P。。=c+si／30+Mn／20+cu／20+Ni／60+Cr／20+M0／15+V／10+5B[2]。在焊接接头处分别截取母材、HAz、焊缝区试样，经过磨制、抛光处理和清洗后，在HV—120型

6、维收稿日期：2004—10一28基金项目：陕西省教育厅自然科学基金资助项目(01JKl34)氏硬度计上做硬度测试(5kg荷重)。在JB一30B冲击试验机上进行冲击韧度试验，拉伸试验在PCs一25T试验机上进行，并进行金相显微分析和扫描电镜断口形貌分析。万方数据20焊接学报第26卷2试验结果及分析2．1热影响区硬度碳当量c。或标志晶内硬脆程度的最高硬度巩。。是评定焊接接头的淬透性和形成裂纹危险性的一个重要指标。从HAz抗冷裂纹的能力来说，由于x80管线钢的碳当量的显著降低，HAz淬硬成马氏体的可能性极小，冷裂纹敏感指数也明显

7、减小，从而冷裂倾向小。国际焊接学会(11w)提出的焊接热影响区最大硬度试验的目的，是在一定的热循环下评定不同钢材焊接热影响区淬硬和冷裂倾向的大小。按国标GB4675．5—84《焊接热影响区最高硬度试验方法》规定，垂直切断焊缝，抛光后进行硬度测试。图l是HAz硬度分布特征曲线。熔合线f／IIlIn图1HAZ硬度分布Fig．1DistrIbutiOnOfhardnessinHAZ一般来说，低合金高强钢焊接接头的焊缝区、热影响区及母材三个区域中，HAz是最薄弱环节。基于HAz的组织特征，HAz可再分为四个区口o。粗晶区(CGHA

8、z)——即熔合区和过热区，焊接热循环温度L。。≥1150℃。细晶区(FGHAz)——即重结晶区，峰值温度超过A。，(1150℃>咒。；≥900℃)。临界温度热影响区(IcHAz)——即不完全重结晶区，峰值温度A。，一A。．(900cC>L。。≥700℃)。亚临界温度热影响区(sCHAz)——回火区，峰值