大线能量低焊接裂纹敏感性钢wdl610d2的研究(20050507)

《大线能量低焊接裂纹敏感性钢wdl610d2的研究(20050507)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、大线能量低焊接裂纹敏感性钢WDL610D2的研究(20050507)大线能量低焊接裂纹敏感性钢WDL610D2的研究陈晓1，2陈颜堂董汉雄卜勇李书瑞丁庆丰习天辉李平和王蕾刘静111111122（1武汉钢铁（集团）公司技术中心武汉430080）（2武汉科技大学武汉430081）摘要：研制了一种大线能量低焊接裂纹敏感性压力容器用钢，研究了母材及其焊接粗晶热影响区（CGHAZ）的微观组织结构特征及力学性能，结果表明：研制的新钢种集高强度(σs≥490MPa、σb610～730MPa)、高韧性（-20℃横向Akv≥47J）、优异的焊接性能于一体，且能承受大线能量（50

2、～100kJ/cm）焊接。CGHAZ中弥散分布稳定的复合氧化物夹杂物促使针状铁素体的形成，针状铁素体的数量与输入线能量有关并显著影响CGHAZ的力学性能。关键词：压力容器用钢低焊接裂纹敏感性大线能量焊接1引言随着压力容器向高参数方向的发展，大型压力容器的安全可靠性越来越引起人们的关注。综合考虑钢材的强度、韧性、焊接性和压力容器的安全系数等，二十世纪70年代中期以来，σb600MPa级的调质高强度钢在压力容器中使用最为广泛[1～5]2.1试样制备采用最优化正交试验设计试验钢化学成分，为使新钢种适应大线能量焊接，以Mn-Cr-Mo-V系为合金化基础，辅以Ni、Cu

3、及Ti等微量合金元素；为满足低焊接裂纹敏感性，须保证焊接裂纹敏感性组成Pcm≤0.21%[1]。具体化学成分（质量分数，%）：0.09C，0.25Si，1.40Mn，P≤0.02，S≤0.01，Cr≤0.30，Pcm=0.19％。将试样加工成11mm×11mm×90mm的热模拟试样，在Gleeble-2000热模拟试验仪上采用30、60、80及100kJ/cm的线能量对试验钢进行了模拟焊接热循环试验，之后以加热点为中心将试样加工成GB228-87标准拉伸试样及GB229-94标准夏比冲击试样。将经过轧制及热处理的钢板加工成如图1所示的实板焊接试样，采用立式气电

4、焊接，焊接线能量设定为75kJ/cm，焊接前不预热，焊后不热处理。标准V-型缺口夏比冲击试样的缺口加工在热影响区，以焊缝为中心加工标准拉伸试样。。我国压力容器用钢长期处于落后状态，不仅钢种少，而且韧性指标规定偏低，实物韧性与发达国家同类钢种相比差距更大，无法满足高参数大型压力容器的使用要求。为改变这一落后状态，80年代初期，武钢联合国内有关单位研制了σb600MPa级低焊接裂纹敏感性钢。并在石化、化工、水电、能源、冶金、城建等领域获得了广泛应用。为解决压力容器用钢板在大线能量条件下焊接粗晶热影响区（CGHAZ）晶粒粗化、性能恶化的问题[6～12]，大幅度提高焊

5、接效率，满足市场需求，b600MPa武钢又相继开发了σ级大线能量焊接高强度钢和大线能量低焊接裂纹敏感性钢，并分别在燕山石化总公司、镇海炼化公司和中石油燃料油公司黄岛油库制造了4台、8台和1台10万m3储罐。图1实板焊接试样示意图2试样制备与试验方法2.2试验方法采用50kg真空感应炉冶炼试验钢并真空浇铸成钢锭，然后轧制成钢板，再进行淬火+高温回火热处理。模拟焊接热循环后加工的标准拉伸和冲击试样分别在INSTRON万能试验机和JB-30B冲击试验机上进行拉伸和冲击试验。用OlympusPME3-323μn金相显微镜观察分析微观组织形貌、Superprobe-JX

6、A8800R电子探针分析夹杂物形态特征及组成。制作透射电镜薄膜试样时，从热处理及模拟焊接试样上切割0.5mm的薄片，机械磨至50m，最后用5%的高氯酸酒精溶液在-20℃进行电化学双喷腐蚀减薄，电压为20V。用JEM-2000FXⅡ透射电镜及IBAS-2000图像分析系统进行观察研究试验钢的微观组织结构。3试验结果3.1母材及焊接热模拟CGHAZ力学性能试验钢调质状态的力学性能：抗拉强度σb=660MPa，屈服强度σs=610MPa，伸长率δ5=21.0%，-20℃下冲击吸收功Akv=206J。其力学性能均能满足GB19189-2003的要求，具有良好的强韧性配

7、合。不同线能量下试验钢模拟焊接热影响粗晶区CGHAZ的力学性能见图2，随着线能量的增加，σb及σs有所下降，但当线能量小于100kJ/cm时，σb和σs均能满足GB19189-2003要求。δ5在各线能量下均高于23%，-20℃下冲击功随着线能量的增加而发生变化，但当线能量不大于100kJ/cm时，冲击功均在120J以上，当线能量为50～60kJ/cm时，冲击功高达240J。强度（MPa)δ5(%)焊接线能量(kJ/cm)焊接线能量（kJ/cm)Akv(-20℃,J）焊接线能量（kJ/cm)图2试验钢在不同线能量下模拟CGHAZ的力学性能23.2实板焊接CGH

8、AZ力学性能实板经75kJ/cm线能量