ASTM 4130钢焊缝金属微观组织研究.pdf

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1、文章编号：1002—025X(20l3)06—0019-03ASTM4130钢焊缝金属微观组织研究薄国公1，钟桂香1，顾国林1，王勇2，韩涛!(I．1t1围石油天然气管道T程有限公司线路窜．河北廊坊065000；2．叶1I司石油大。≯：机电I：程学院，I【J东青岛266580)摘要：分析了ASTM4130铜多层多道焊接头焊缝金属的组织特点和形成原因结果表明．焊接接头的宏观形貌呈现铸造粗大组织形态．辉缝柱状晶沿最大温度梯度方向长大，后焊层对前焊层的热处理可以细化晶粒，获得细小的等轴晶，改善了辉缝的力学性能悍缝组织主要为针状铁素体、先共析铁素体和粒状贝氏体．

2、在铁素体周围有碳化物析出．在相邻焊层之间有细晶和柱状晶出现关键词：ASTM4130钢：焊缝金属：徵观组织中图分类号：7FC,457．1文献标志码：B要为同火索氏体，如图l所示．焊接时，2个试验钢0前言管水平固定对接(5G)，V形坡口角度46。～50。，钨海洋采油操作复杂，加之运行时管道压力高达极氩弧焊(GTAW)打底，焊条电弧焊(SMAW)填70MPa，这就对焊接接头的质量提出了更为严格的充和盖面，焊道布置如冈2所示，表lASTM4130钢和焊缝金属的化学成分(质量分数)(％要求。ASTM4130钢由于具有高的比强、硬度和良几豢(：‘l、1¨l，叶(：r

3、、1t}好的韧性等优异的综合性能而作为海洋石油管线用、S

4、r、14l300．28～0．330l5～035()40—06()≤()．035≤()．04008～j05～O．25钢卜2。目前．国内针对ASTM4130钢焊接丁艺等方惮缝金属007()．3477O(JJ30叫)60J

5、(j42面的研究较少。由于高压管线管壁厚，焊接时必须表2ASTM4130钢和焊缝的力学性能采取多层多道焊，同时其又是中碳调质钢．焊接性抗{_强俊Ⅶ帔强J望断^j仲K瞥断【^l收缩丰lk、，Jf一401：lR，／~1I’aR⋯，、¨’。l1√(％1刀f％1较差3，易发生淬硬和冷裂，焊接

6、难度比较大。实践^S11、14130730—860485—755≥l2≥50≥40表明，对低合金高强钢。生产中的焊接质量尤为重焊缝会心770≥15≥5072要：而焊接接头的力学性能是低合金高强钢焊接结构使用性能的主要指标4．因此，深入了解AS‘FM4130钢焊缝组织和其形成规律，对研究陔钢焊接接头力学性能的变化规律和焊接T艺具有较强的理沦指导意义l试验材料与方法试验材料为以Cr．Mo为强化元素的AS‘FM4130钢管，试样规格为西141．3mnqx200ITIM，壁厚30mm，化学成分和力学性能见表l和表2，其组织主黔零<—j、7收稿日期：2012一09

7、—10基金项目：H家“863”高技术研究发展汁划资助项F{(2006AA09A103—6)20·试验与研究·焊接技术第42卷第6期2013年6月焊接T艺参数见表3，焊后热处理1_艺为650℃散状分布于铁素体基体上。奥氏体晶界已不能看出，x2h，升温速度≤150。C／h，降温速度≤120％／h，M—A组元呈块状或粒状分布在块状铁素体上。盖面300oC以下不控制。焊缝金属的化学成分见表1，部层焊缝组织主要为针状铁素体、先共析铁素体和粒分力学性能见表2。状贝氏体，也有少量珠光体、碳化物分布在先共析表3焊接工艺参数铁素体边界或间隙(图4c)。盖面层焊缝组织比较均

8、坡L=l形式V形焊接方式钨极氩弧焊(TIG)+焊条电弧焊(SMAW)匀，呈现柱状品特征。先共析铁素体沿柱状晶晶界焊接材料焊丝OKTigrod13．09／+2．4+焊条FILARC118／dp3．2分布，晶内为粒状贝氏体和大量相互穿插的针状铁焊接电流，A120～140素体。打底焊二次填丝后，打底层焊缝组织相当于电弧电JK，V12～16r兀G)+18～24fSMAWl进行了一次回火热处理．组织变得较为细小均匀。焊接速度／(c、n1·min“l3—4frtGl+7-IfSMAWl预热温度代230由于热积累作用使得管端温度不断上升，第一次填道问温度，℃240充焊

9、后，打底层焊缝组织稍有长大，见图4d。图中焊后热处理650℃×2h左下角为打底焊缝组织，右上角为一次填充焊组织。图4e为填充焊缝层问组织。2焊缝金属组织及分析从管接头中取完整的接头试样．制成金相试样，经舻(HN03)4％酒精腐蚀后，用NIKONEPIPHOT300U型卧式金相显微镜观察显微组织。图3为焊接接头宏观形貌。在低倍显微镜下焊缝组织为铸态的(a)打底焊缝组织)填充焊缝组织柱状晶，平行于传热方向——即从焊缝与母材交界面沿与熔池壁相垂直的方向伸向焊缝中心．沿最大温度梯度方向长大。)盖面焊缝组织(d)打底焊缝‘j填充焊缝交界处组纫图3焊接接头宏观形貌焊

10、缝显微组织见图4，打底焊缝组织由先共析铁素体、针状铁素体和少量珠光体、贝氏体组成