X90級(jí)埋弧焊管焊接工藝及焊接接頭性能研究.pdf

1、X90級(jí)管線鋼以其高強(qiáng)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(zhǎng)輸管道建設(shè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。焊接是管線鋼管生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，在焊接過(guò)程中，焊接熱循環(huán)對(duì)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(jí)管線鋼的焊接技術(shù)顯得尤為必要。
　　本論文選用國(guó)內(nèi)某鋼廠生產(chǎn)的X90級(jí)熱軋板卷管線鋼為試驗(yàn)材料，首先分析了其化學(xué)成分、顯微組織，經(jīng)計(jì)算X90級(jí)管線鋼的碳當(dāng)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(jí)管線鋼顯微組織主要為粒狀貝氏體(GB)、局部隱約可見(jiàn)少量貝氏體鐵素體(BF)、少量準(zhǔn)多邊形鐵素體(QF)、彌散分布的島狀或點(diǎn)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(qiáng)度和韌性，適于用作油氣長(zhǎng)輸管道管線鋼。
　　通過(guò)優(yōu)選焊接材料、設(shè)計(jì)焊接接頭及坡口型式、制定預(yù)焊及精焊工藝，設(shè)計(jì)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(jìn)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(yàn)結(jié)果表明:6種焊材匹配方案制備的焊接接頭，各項(xiàng)性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，其中BHM-10+YS-SJ105G材料匹配方案的焊接接頭抗拉強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)下限的低值點(diǎn)，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(jìn)一步利用光學(xué)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(jì)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(guò)測(cè)試焊接接頭不同位置的硬度、利用SEM觀察X90級(jí)埋弧

5、焊管焊接接頭拉伸斷口形貌，研究了細(xì)晶熱影響區(qū)（也叫細(xì)晶區(qū)，F(xiàn)GHAZ）的軟化現(xiàn)象，結(jié)果表明:細(xì)晶區(qū)雖然由細(xì)小的粒狀貝氏體(GB)和準(zhǔn)多邊形鐵素體(QF)構(gòu)成，但準(zhǔn)多邊形鐵索體(QF)和細(xì)小的鐵索體含量比粗晶區(qū)明顯增多，硬度較低，且沒(méi)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(jìn)措施。最后利用優(yōu)化的焊接工藝，小批量試制了X90級(jí)埋弧焊管402.