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X80管线钢焊接热影响区组织与性能研究

秦凤  
【摘要】:焊接热影响区的组织和性能研究一直是管线钢研究的重要内容。X80管线钢已应用于西气东输二线工程中,但是对其焊接热影响区的组织与性能需要进一步研究。 本文采用Gleeble-3500型热模拟试验机测定了三种X80管线钢焊接CCT曲线,并分析了合金成分对冷却后的组织和性能的影响。结果表明:在试验的冷却速度范围内,CCT曲线主要包含多边形铁素体相区和针状铁素体相区。C及合金元素Mn、Cr、Mo等推迟铁素体相变,促进针状铁素体和贝氏体相变,综合考虑合金元素的作用,Ceq为0.42的A钢、C钢获得针状铁素体的临界冷却速度为1℃/s;而Ceq为0.47的B钢当冷却速度为0.5℃/s时即可获得全部针状铁素体。而且随冷却速度的增加,M-A组元的数量减少,形态也由较大的块状转变为粒状和薄膜状。当冷却速度在0.25~5℃/s范围内,随冷却速度的升高,焊接热影响粗晶区的强度、硬度和低温冲击功变化不大;当冷却速度大于5℃/s时,随冷却速度的增加,强度、硬度增加,而低温冲击功则在冷却速度为20℃/s时达到最大值。在低冷速条件下,韧性较低的原因是粗大的铁素体晶粒及M-A组织所致;在高冷却速度条件下,韧性降低则是由于获得以板条贝氏体为主的组织所致。 采用不同的峰值温度研究了焊接热影响区不同亚区域组织及性能变化规律,结果表明:焊接热影响区中脆化区域出现在粗晶区及两相临界区,而在细晶区和回火时效区韧性得到显著的改善。焊接热影响粗晶区的脆化原因是奥氏体晶粒粗化,转变形成粗大的贝氏体组织。临界两相区脆化是加热过程中形成的少量奥氏体在冷却过程中形成脆性M/A岛状组织所致。软化区域出现在峰值温度为800~900℃左右的区域,这是因为此时奥氏体中的合金元素溶解不充分,组织转变温度较高,并且组织内部的成分极度不均匀造成的。钢的合金成分及钢板的组织对热影响区的脆化和软化有一定的影响。细化组织及合理的合金设计有利于提高焊接性。


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