对储罐用610mpa大热输入高强钢焊接接头性能及组织研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com储罐用610MPa大热输入高强钢焊接接头性能及组织研究济钢集团有限公司技术中心(济南市250101)侯东华摘要研究了储罐用610MPa级大热输入高强度钢板采用气电立焊和埋弧横焊焊接对接接头的组织及性能。结果表明，焊接对接接头的拉伸强度、低温冲击和冷弯性能优良，性能指标富余量大，淬硬倾向小，钢板完全可以应用于10万立方米及以上大型石油储罐的建造。储罐用610MPa级大热输入高强度钢板焊接热影响粗晶区组织比母材组织有所粗化，以板条贝氏体和粒状贝氏体为主，基体和晶界存在少量形状较为圆

2、滑的M—A岛。钢板中存在大量的TiN粒子有效钉扎奥氏体晶界和促进铁素体晶内形核，抑制了焊接热影响区组织粗化和先共析铁素体、粗大M—A岛的形成，是保证610MPa大热输入高强钢焊接性能的关键。关键词：大热输入焊接性能610MPa高强钢中图分类号：TG406性严重下降，热影响区作为整个罐体最薄弱的环节，很0前言可能成为裂纹的开裂源或沿焊道方向长程扩展的通为应对石油价格波动、国内石油短缺及潜在战争道，会对石油储罐的安全造成极大的隐患J。因此，等方面的危机，国家加强了战略石油储备的建设，同时石油储罐焊接质量在很大程度上决

3、定了工程质量，而在国家石油储备建设的带动下，商品油储备建设也加决定焊接质量的关键因素是高强度钢板的大热输入焊进了步伐，国内的石油储备建设已经进入高峰期。为接性。文中通过实物埋弧横焊和气电立焊等方法，对降低原油单位储存成本，石油储备用罐几乎全部采用济钢生产的610MPa级高强度钢板大热输入焊接性能单台储存容积在10万立方米及以上大型浮顶储罐⋯，和热影响区显微组织进行了研究，希望对大型石油储大容积石油储罐采用屈服强度大于490MPa、抗拉强度罐的焊接生产提供参考。610—730MPa的高强度调质钢板。由于石油储罐的1

4、试验材料及方法建设实质上是一项大规模的焊接成形工程，为提高焊接施工效率，降低建造成本，10万立方米石油储罐的纵试验材料选自济钢生产的储罐用低合金高强度钢向焊缝采用气电立焊自动焊接，气电立焊热输入量可板，厚度规格为21．5mm，钢板主要化学元素含量如表达90～100kJ／cm_2-33，如此大焊接热冲击会造成钢板1所示。钢板采用调质热处理生产，经检验试验材料的焊接热影响区的强度和韧性降低。焊接热影响区一般力学性能如表2所示。只有几个毫米，粗晶区更为狭小，但如果粗晶区的强韧钢板的金相及透射电镜组织见图1。从图1a来表

5、1钢板的化学成分(质量分数，％)看，该低合金高强钢组织以稳定的回火贝氏体为主，组收稿日期：2012—06—27织致密，晶粒细小，单位体积内晶界多，强韧化作用大，2012年第10期53学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com(3)钢板中存在大量以TiN粒子为主复合粒子，粒3讨论分析子尺寸细小，弥散分布在基体中，在焊接热循环中，TiN气电立焊同其它常见焊接方法最大区别在于焊缝粒子始终存在且有效钉扎奥氏体晶界和促进铁素体晶一道成形，因此气电立焊的热输入

6、非常集中。对普通内形核，抑制了焊接热影响区粗化和先共析铁素体、粗的低合金高强钢而言，能量集中的大输入焊接会使峰大M—A岛的形成，是保证610MPa钢大热输入焊接值温度提高，奥氏体化温度高温停留时间延长，原奥氏性能的关键。体严重过热，同时t也相应增加、冷却速度降低，容易参考文献发生高温转变卜，由于高温组织碳的固溶度低，使得张汉谦，江来珠．大型原油储罐用B610E高强度调质钢残余奥氏体的碳浓度增高，极容易形成M—A岛，由于板的研制[J]．宝钢技术，2006(4)：20—22．材料韧性与M—A岛含量呈单调下降趋势J，一

7、旦出季伟明．高效焊接技术在10万m油罐施工中的综合应现M—A岛，材料的韧性显著降低，尤其是出现了具有用[J]．石油工程建设，2000(6)：16—19．尖锐形状的M—A岛后，M—A岛局部脆化区充当了解张汉谦．大型原油储罐用高强度钢板国产化进展[J]，石理断裂或二次裂纹的起裂点，微孔和微裂纹主要在M油化工建设，2011(2)：15—17．—A岛状物和铁素体基体的界面处形核，导致韧性急陈颜堂，丁庆丰，刘惟忠，等．大线能量焊接用钢模拟热剧下降。因此，普通的低合金高强钢经过大热输入焊影响区的组织与性能[J]．金属热处理，

8、2005，30(9)：接局部快速高温过程后，焊接接头热影响区(HAZ)的18—21．韧性严重下降，不再具有母材的优异性能。防止焊接张朋彦，高彩茹，朱付先．新研制610D大热输人焊接热模rLrLrLrLrLrLrLr拟组织性rL能分析[J]r．L热加工工艺rL，2009，38l(15)：5—10l．热过程中晶粒长大最有效的措施就是析出物或第二相¨陈茂爱，武传松，王建引国，等