X90級埋弧焊管焊接工藝及焊接接頭性能研究.pdf

1、X90級管線鋼以其高強度、高韌性、良好的焊接性、低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度以及良好的耐腐蝕性能在油氣長輸管道建設中有著廣闊的應用前景。焊接是管線鋼管生產(chǎn)的關鍵技術，在焊接過程中，焊接熱循環(huán)對焊接接頭組織產(chǎn)生影響，引起焊接接頭性能變化，影響管道的使用壽命，研究X90級管線鋼的焊接技術顯得尤為必要。
　　本論文選用國內(nèi)某鋼廠生產(chǎn)的X90級熱軋板卷管線鋼為試驗材料，首先分析了其化學成分、顯微組織，經(jīng)計算X90級管線鋼的碳當量CEPcm=0.18％

2、，表明材料冷裂傾向不明顯，有較好的焊接性;X90級管線鋼顯微組織主要為粒狀貝氏體(GB)、局部隱約可見少量貝氏體鐵素體(BF)、少量準多邊形鐵素體(QF)、彌散分布的島狀或點狀的馬氏體和殘余奧氏體(M/A)，特殊的組織形態(tài)表明材料有較高的強度和韌性，適于用作油氣長輸管道管線鋼。
　　通過優(yōu)選焊接材料、設計焊接接頭及坡口型式、制定預焊及精焊工藝，設計了相同焊接工藝規(guī)范下6種不同焊材匹配方案，制備了6根規(guī)格為Φ1219mm×16.3m

3、m的鋼管。進一步研究了焊接接頭各微區(qū)的顯微組織及拉伸、彎曲、沖擊、硬度等性能。試驗結(jié)果表明:6種焊材匹配方案制備的焊接接頭，各項性能均能滿足標準要求，其中BHM-10+YS-SJ105G材料匹配方案的焊接接頭抗拉強度及焊縫沖擊韌性最佳。
　　焊接熱影響區(qū)(HAZ)夏比沖擊吸收功存在接近標準下限的低值點，焊接熱影響區(qū)存在局部脆化現(xiàn)象。焊接接頭拉伸試樣均斷裂在焊接熱影響區(qū)、焊接接頭彎曲試樣焊縫兩側(cè)產(chǎn)生凹陷現(xiàn)象，焊接熱影響區(qū)存在局部軟化

4、現(xiàn)象。為此，本論文進一步利用光學顯微鏡/掃描電子顯微鏡(OM/SEM)等分析手段，研究了粗晶熱影響區(qū)(也叫粗晶區(qū)，CGHAZ)與臨界再熱熱影響區(qū)(也叫臨界粗晶區(qū)，1CCGHAZ)的貝氏體組織形貌，并用萊佩拉(LePera)試劑腐蝕方法統(tǒng)計了馬氏體/殘余奧氏體(M/A)組元存不同亞區(qū)的分布形態(tài)，指出粗晶脆化與M/A組元在原奧氏體晶界處的網(wǎng)狀分布是引起焊接熱影響區(qū)局部脆化的本質(zhì)原因。通過測試焊接接頭不同位置的硬度、利用SEM觀察X90級埋弧

5、焊管焊接接頭拉伸斷口形貌，研究了細晶熱影響區(qū)（也叫細晶區(qū)，F(xiàn)GHAZ）的軟化現(xiàn)象，結(jié)果表明:細晶區(qū)雖然由細小的粒狀貝氏體(GB)和準多邊形鐵素體(QF)構(gòu)成，但準多邊形鐵索體(QF)和細小的鐵索體含量比粗晶區(qū)明顯增多，硬度較低，且沒有粗晶區(qū)中硬度較高的板條組織，因此表現(xiàn)出一定程度的軟化現(xiàn)象。
　　為減輕焊接接頭的局部脆化與軟化，提出了減少熱輸入、提高熔敷率的工藝改進措施。最后利用優(yōu)化的焊接工藝，小批量試制了X90級埋弧焊管402.