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1、第27卷第2期焊接学报Vol.27No.22006年2月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONFebruary2006X80管线钢焊接热影响区的韧性分析1,212111李为卫,刘亚旭,高惠临,赵新伟,冯耀荣,吉玲康(1.中国石油管材研究所石油管力学与环境行为重点实验室,西安710065;2.西安石油大学,西安710065摘要:X80管线钢在焊接过程中,热影响区由于受到焊接过程热的作用,其组织和性能会发生较大的变化。韧性是天然气长输管线的重要性能,采用热模拟技术、现代工程测试手段和显微分析方法,分析了不同热
2、输入参数下X80管线钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)韧性(夏比冲击功和CTOD)的差异及其原因。在一定范围内,较高焊接热输入下CGHAZ的韧性比较低热输入下CGHAZ的韧性明显高,超过一定范围,随着热输入的增加韧性激剧下降。造成不同热输入下韧性差异的根本原因是由CGHAZ显微组织的差异引起的。较低的热输入下CGHAZ中产生了一定量的低碳马氏体,从而导致韧性较差。关键词:X80管线钢;热影响区粗晶区;热输入;韧性中图分类号:TG457文献标识码:A文章编号:0253-360X(2006)02-43-04李为卫0序言管线钢,其化学成分见表1,常规力
3、学性能见表2,显[2]微组织见图1,属微合金针状铁素体型管线钢。为适应未来长输油气管线大口径、高压输送的沿板材横向取11mm×11mm×55mm的试样,发展需要,X80高性能管线钢的研制和开发正日益在Gleeble1500型热-力学模拟机上模拟焊接热影受到重视。目前,通过采用微合金化、超纯净冶炼和响区粗晶区一次加热过程进行热模拟试验,热模拟控轧控冷技术,X80管线钢原材料的强韧性已基本试验参数(热输入E、峰值温度Tmax、冷却时间t8/5、得到解决,然而,在焊接过程中组织恶化和性能损伤高温停留时间tH)见表3。选取的热输入值覆盖了的问题仍未很好地
4、解决,焊接技术相对不成熟,制约制管埋弧焊焊接(一般为20～35kJ/cm)和管道现着X80管线钢的进一步应用。截至目前,全世界采场焊接(焊接方法包括手工电弧焊、药芯焊丝电弧用X80管线钢铺设的油气管道仅数百公里,远不及焊、熔化极气体保护焊,热输入一般为5～X70管线钢应用的普遍。对国内来说,管线钢的研15kJ/cm)通常采用的参数范围。究和应用相对较晚,X70管线钢刚开发应用成功,对将热模拟后的部分试样加工成10mm×10mmX80管线钢的焊接研究很少。韧性是焊接接头一项×55mm的V形缺口冲击试样进行不同温度的夏比重要的性能,对天然气管道的起裂
5、和止裂有重要影冲击试验。试样缺口沿厚度方向,试验在TINIUS响。为了掌握X80管线钢材料焊接过程中的韧性OLSEN试验机上进行。行为,为制定焊接工艺参数提过依据,作者采用热模将热模拟后的另一部分试样加工成10mm×拟技术、现代工程测试手段和显微分析方法,对不同10mm×55mm的三点弯曲断裂韧度试样,在试样焊接热输入下X80管线钢热影响区粗晶区单侧用线切割加工深度为2mm的缺口,缺口沿板(CGHAZ)的夏比冲击韧性和裂纹尖端张开位移[1～3]厚方向。然后在MTS-800试验机上预制疲劳裂(CTOD)进行了测试、分析和研究。纹,其尺寸为a0/w=
6、0.45～0.55(a0为原始裂纹长度,mm;w为试样宽度,mm),跨距s=4w。CTOD测1试验材料及方法试按国家标准GB/T2358《金属材料裂纹尖端张开试验材料采用某公司试制14.6mm厚的X80位移试验方法》进行,采用多试样法确定裂纹扩展[4]阻力曲线。收稿日期:2005-01-17对热模拟试验后的部分试样在光学金相显微镜基金项目:中国石油天燃气集团公司石油管力学与环境行为重点试下和透射电镜下进行显微组织分析。验室的应用基础研究项目(2002G10311)©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPu
7、blishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net44焊接学报第27卷表1试验材料的化学成分(质量分数,%)Table1ChemicalcompositionoftestmaterialCSiMnPSNbVTiCrMoNiCuB0.0650.241.850.0110.00280.0570.0050.0240.0220.340.380.010.0006表2试验材料的力学性能Table2Mechanicalpropertiesoftestmaterial屈服强度Re/MPa抗拉强度Rm/MPa伸长率
8、A(%)冲击吸收功AkV(-20℃)/J56773933.0300表3粗晶热影响区焊接热模拟主要参数Table3Heatsimulati
