有关高频电阻焊连续油管焊接haz组织性能热模拟分析

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1、12·试验与研究·焊接技术第40卷第2期2011年2月文章编号：1002－025X(2011)02-0012-04高频电阻焊连续油管焊接HAZ组织性能热模拟分析11111，2张敏，赵鹏康，王文武，李继红，毕宗岳（1．西安理工大学材料科学与工程学院，陕西西安710048；2．宝鸡石油钢管有限责任公司，陕西宝鸡721008）摘要：采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段，对连续油管用粒状贝氏体钢在高频电阻焊接过程中接头热影响区不同部位的微观组织和宏观力学性能进行分析。通过与母材组织及力学性能的对比表明，在接头热影响区中，过热粗晶区以长条状铁素

2、体组织为主，断口形貌以均匀的韧窝为主，韧窝大且深，韧性较好，冲击功值相对较高。正火区和不完全正火区组织以多边形铁素体为主，晶粒之间晶界清晰，断口以准解理断裂为主，冲击吸收功值较低；回火区没有发生明显相变，晶粒尺寸比母材的略有增大，组织发生了微小的回复再结晶，材料的冲击吸收功值有所回复。关键词：连续油管；粒状贝氏体钢；热模拟技术；高频电阻焊中图分类号：TG453.9文献标志码：B焊接方法，对连续油管的成型起着非常重要的作用，0序言而热影响区（HAZ）是焊接接头最薄弱部位，采用热连续油管最早起源于二次大战时期快速敷设海底模拟技术，分析焊接过程中HAZ

3、各部位组织性能变油管线，当时的油管是通过焊接方式半一根根短管对化规律，为连续油管焊接工艺的确定提供试验数据和［1］接起来再缠绕在滚筒上。经过几十年的发展，连续必要的理论依据，无疑是十分必要的。油管产品从最初的短管对接发展到直接生产几千米长的单根连续油管，材料已从普通碳素钢发展并形成高1试验方法强度低合金连续油管系列，钢级已从最初的CT55发1．1热模拟原理展到CT90，对应的强度级别为483MPa和689MPa，焊接热影响区宽度一般很小，只有几毫米，并杨氏模量203.9GPa，产品性能也发生了根本性改变，在这几毫米范围内包含有几个组织和性能不同的

4、特目前美国已研制开发出了CT110超高强度的连续油定区域。如果想在实际焊接接头中对这些特定区域［2］管。同时，根据酸性介质和特殊服役要求，还开发的金属分别进行组织观察和力学性能试验等是困难出了16Cr、钛合金等抗腐蚀性连续油管以及玻璃纤的，为了使焊接热影响区各特定区域的尺寸大到足维和碳纤维复合连续油管，连续油管在油气田井下作以进行正常的力学性能试验，只有采用焊接热模拟［3－6］业方面发挥着越来越重要的作用。随着管材制造方法才能做到。技术的改进和配套井下工具、设备的更新，连续油管焊接热模拟方法是利用特定装置在试样上产生与在钻井、完井、修井、测试、采

5、油、采气等工程方面实际焊接相同或近似的热循环，使得试验的金相组织［7－11］的应用得到进一步拓展。2009年6月亚洲首盘与所需研究热影响区特定区域组织相同或近似，但是CT80级连续油管在宝鸡钢管公司成功下线，标志着这一组织区域大小可比实际焊接接头热影响区要放大连续油管国产化时代的到来。好多倍。高频电阻焊作为连续油管接长过程中使用最多的1．2试验内容试验材料采用国内自行研制的油管板材。母材的收稿日期：2010-09-14微观组织如图1所示。母材的化学成分见表1，力学基金项目：陕西省教育厅自然科学基金资助项目：高等级石油性能见表2，热模拟参数见表3。

6、焊接热循环的参数管线钢埋弧焊焊接材料研发（00k904）；陕西省重点学科建设专项资金资助项目（00X901）主要有加热速度（ωH）、峰值温度（Tm）、相变温度以WeldingTechnologyVol．40No．2Feb.2011·试验与研究·13上的停留时间（tH）、冷却速度或冷却时间（t8/5）。大块状和针状铁素体内分布着一些颗粒状小岛，这些“小岛”是由富碳奥氏体在冷却过程中由于冷却条件和奥氏体稳定性不同，分解为铁素体和碳化物，形成的片状和粒状珠光体，可以转变为马氏体，还可以以残余奥氏体的形式保留下来，这些“小岛”都可以起到第二相强化作用，使

7、强韧性都有所提高。不完全正火区微观组织如图2c所示，该区域只有一部分组织发生了相变重结晶，成为晶粒细小的铁素20μm体和粒状贝氏体，而另一部分成为粗大的铁素体，图1母材微观组织碳化物聚集。所以该区晶粒大小不一、组织很不均表1连续油管的化学成分（质量分数）（％）匀，韧性很差。回火区的微观组织如图2d所示，在CSiMnPS微量元素Fe小的热输入下，原来的铁素体发生很小的回复再结0．1～0．20．2～0．40．7～1．0≤0．02≤0．02≤1．5余量晶，由于该区域组织比较均匀，未发生相变，韧性表2连续油管的力学性能指标一般。钢级冲击吸收功AKV/J屈

8、服强度ReL/MPa抗拉强度Rm/MPa伸长率A（％）CT80≥25≥520≥650≥24表3连续油管焊接HAZ热模拟参数热输入加热速度