X80管线钢焊接粗晶区的组织和性能(1)

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1、第!"卷#第"期焊接学报6789!"##)79"!$$%年"月&’()*(+&,-)*-.&/0+/,)(1023,)4,)*&,&5&,-):;<=##!$$%!"#管线钢焊接粗晶区的组织和性能>，!>>???陈翠欣，#李午申，#王庆鹏，#冯#斌，#刘方明，#薛振奎#####（>9天津大学材料科学与工程学院，天津#?$$$@!；!9河北工业大学材料科学与工程学院，天津#?$$>?$；#####?9中国石油天然气集团管道科学研究院，河北廊坊#$"%$$$）摘#要：采用热模拟技术研究了AB$管线钢粗晶区组织和低

2、温韧性的变化规律，讨论了冷却时间、组织和性能之间的关系。结果表明，焊接粗晶区主要由板条束状贝氏体和粒状贝氏体组成。当!BC%在"DBE时，粒状贝氏体含量较多，其分割作用使板条贝氏体的方向性减弱，使板条更为细小；F—(组元呈块状，尺寸较小且均匀分布在基体上，冲击韧度最优越；当!BC%增大或减小时，板条束状贝氏体的含量均增加，板条粗大，F—(组元在冷却速度较快时呈长条状，冷却速度较慢时呈块状且相对含量增加，尺寸增大，均使冲击韧度显著下降。关键词：AB$管线钢；热模拟；贝氏体；F—(组元；冲击韧度中图分类号：&4G

3、$"##文献标识码：(##文章编号：$!%?H?"$A（!$$%）$"H@@H$G陈翠欣$#序##言裂，诱发灾难性事故的重要原因。出现局部脆化最严重的区域主要为焊接热影响区粗晶区（+4/(I），当前，高压大管径高强度级别钢管是石油、天然这是由于焊接热循环过程中该区域被加热到接近母气长线输送管道发展的必然趋势。管径的增加和输材熔点的温度，造成奥氏体（(）晶粒严重长大，二次送压力的提高要求提高管材的强度和韧性。自组织中容易产生粗大的脆性组织。因此焊接粗晶区A%!、A"$、A"%、A@$成功地应用于石油、天然气的输

4、是焊接接头最薄弱的环节，韧性通常很低，研究该区送以来，高强度级别的管线钢AB$、A>$$等也已经域的组织转变，确定组织变化与焊接工艺条件之间开始了研制和实际应用，但随强度的提高和输送气的关系，这对于预测焊接接头的力学性能并最终控体压力的增加，管道所需的韧性更高，如何保证焊缝制焊件的质量至关重要。同时为建立起焊接工艺参及热影响区的高韧性，尤其是低温韧性是保证输油数的优化及质量控制系统，实现焊接工艺H成分H气管道安全的重要因素。组织H性能一体化的定量研究提供了试验依据。AB$管线钢属于低碳微合金控轧钢，含碳量及以

5、热模拟的方法对不同热循环条件下AB$管线钢碳当量较低，淬硬倾向、氢致裂纹敏感性较小，但与粗晶区进行模拟，研究了其组织和性能的变化规律。A@$等强度级别较低的管线钢相比，仍具有一定的冷裂倾向；同时在高温焊接过程中，母材及焊接材料>#试验材料及试验方法发生强烈的物理化学反应，可能在焊接区产生缺陷或形成粗大组织使接头的力学性能下降。试验材料为日本产的AB$管线钢，厚度为焊接热影响区的脆化往往是造成管线发生断>!JJ，其化学成分如表>所示。表$%!"#钢的主要化学成分（质量分数，&）’()*+$%,-+./0(*01

6、.213/4/1516!"#2/2+*/5+34++*+*F<+KF7)L*L(8$9$%M$9$$G>9%!$9$!"$9!>$$9>@B$9>@B$9$!%)N&L6.=)ON$9$%M$9$>"$9$G$M@9%?$9$$@##将AB$钢加工成>$9%JJP>$9%JJPB$JJ收稿日期：!$$GH$@H$B的热模拟试样。在48==N8=H>%$$热模拟试验机上###!"焊#接#学#报第$%卷模拟焊接热影响区的粗晶区。试验中加热的峰值温重粗化，二次组织也发生变化，组织类型主要为板条度固定为&’$()，加

7、热速度&(()*+，冷却时间!"*,束状贝氏体和粒状贝氏体，不存在典型的马氏体组分别为-+、%+、"+、&$+、$(+和$-+，在其它条件相织形态。板条束状贝氏体和粒状贝氏体均属于奥氏同的情况下，模拟不同热输入对粗晶区组织和性能体中温转变产物。粒状贝氏体的基体为贝氏体铁素的影响。对经历不同热循环后的试样在./0体，岛状组织为4—@组元。而且对于含碳量较低,&1234567光学显微镜和/20’(5892957扫描电的高强钢，4—@组元仅由马氏体和残余奥氏体组［&］镜上观察其显微组织。成，不存在渗碳体，其形貌呈半

8、连续的长条形或冲击韧度试验按照国标.:-&,;—"-《金属低块状，近于平行的排列在铁素体基体上。板条贝氏温夏比（<形缺口）冲击试验方法》进行，试验设备体与粒状贝氏体相比，板条贝氏体组织更细，铁素体为=:0’(:冲击试验机，试样尺寸&(>>?&(>>?板条连续，无小岛。,,>>，试验温度0$()。$#试验结果!"#$组织类型图&为/"(管线钢的原始组织，组织类型为针状铁素体，呈板条或针状片条形态，由准