X70管線(xiàn)鋼焊接接頭熱裂紋與冷彎性能研究.pdf

1、高壓、大管徑、高強(qiáng)度管線(xiàn)鋼是石油、天然氣輸送管道發(fā)展的必然趨勢(shì)。X70管線(xiàn)鋼是控軋控冷的低碳微合金鋼，具有高強(qiáng)高韌性。焊前組織為細(xì)小針狀鐵素體，經(jīng)過(guò)埋弧焊熱循環(huán)的作用，焊縫組織為先共析鐵素體和針狀鐵素體，熱影響區(qū)粗晶區(qū)(CGHAZ)組織為粗大粒狀貝氏體。焊后材料性能發(fā)生惡化，焊縫中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)熱裂紋，冷彎試驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)冷彎裂紋。 本課題即以X70 管線(xiàn)鋼為對(duì)象，研究焊縫裂紋和焊后冷彎裂紋形成機(jī)理，并提出改進(jìn)措施。通過(guò)對(duì)焊縫裂紋樣品的

2、金相和成分分析，表明裂紋均為結(jié)晶裂紋。具體原因是母材中硫磷等元素的偏析、焊縫成形系數(shù)小于1和線(xiàn)能量太大。通過(guò)對(duì)冷彎裂紋樣品的金相和斷口掃描分析，得出裂紋起裂于CGHAZ，止裂于正火區(qū)。為了研究冷彎裂紋與CGHAZ組織和性能的關(guān)聯(lián)性，利用Gleeble-2000 熱模擬試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行了不同t8/5 下CGHAZ 熱模擬試驗(yàn)。通過(guò)實(shí)際CGHAZ組織與螺旋焊管t8/5＝40s時(shí)模擬試樣組織比較，組織特征一致，表明熱模擬試驗(yàn)?zāi)軌蚍从硨?shí)際的粗晶區(qū)組

3、織與性能。模擬試樣金相分析得出γ晶粒粗大，顯微組織為粗大的粒狀貝氏體。利用lepera 試劑腐蝕顯示M-A組元，分析其形貌、大小和分布對(duì)CGHAZ 韌性的影響。隨t8/5 延長(zhǎng)，γ 晶界M-A組元增多變粗，鐵素體條束間M-A組元由條狀轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀，平均弦長(zhǎng)變大，所占體積分?jǐn)?shù)增加，且其平均弦長(zhǎng)超過(guò)Griffith 裂紋臨界尺寸，作為脆性裂紋源，降低了CGHAZ 韌性。熱模擬試樣硬度、拉伸和低溫-20℃沖擊試驗(yàn)結(jié)果表明，隨t8/5 延長(zhǎng)，CG