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材料科学与工艺 2017年第2期25卷 85-91页

作者：付超王勇李学达韩涛中国石油大学(华东) 山东青岛150001 山东胜利钢管有限公司山东淄博255082

为综合研究X90管线钢的焊接性,选用国内某钢厂轧制的X90管线钢卷板,利用预精焊工艺制备试验钢管4根,采用金相分析、扫描电镜(SEM)断口分析、夏比V型缺口冲击试验、拉伸、弯曲、硬度等试验,研究了焊接接头各个区域的组织和性能.试验结果... 详细信息

为综合研究X90管线钢的焊接性,选用国内某钢厂轧制的X90管线钢卷板,利用预精焊工艺制备试验钢管4根,采用金相分析、扫描电镜(SEM)断口分析、夏比V型缺口冲击试验、拉伸、弯曲、硬度等试验,研究了焊接接头各个区域的组织和性能.试验结果表明:内外焊缝区组织均为针状铁素体,热影响区(HAZ)粗晶区晶粒粗化严重,主要组织为粒状贝氏体和贝氏体铁素体,在原奥氏体晶界和贝氏体板条内部存在块状或条状的(马氏体-奥氏体)M-A组元;HAZ冲击功离散性较大,出现了单值较低(45 J)的试样,SEM断口分析呈现典型的解理断裂特征;焊接接头抗拉强度805~815 MPa,断裂位置均在HAZ;焊接接头反弯试样易在HAZ出现裂纹和脆断现象;HAZ硬度在220~250 HV之间,较母材下降30 HV左右.HAZ是X90预精焊钢管焊接接头的薄弱环节,为提高X90管线钢的焊接稳定性,应重点研究精焊内外热循环双热影响亚区的组织转变和脆化机理.

关键词：焊接管线钢预精焊热影响区马奥组元

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420MPa低合金高强海工用钢焊缝金属韧化机理的研究

420MPa低合金高强海工用钢焊缝金属韧化机理的研究

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作者：巴凌志天津大学

学位级别：硕士

本文通过测量韧脆转变温度DBTT和海工钢厚板裂纹尖端张开位移CTOD,研究了420 MPa级别Si-Mn、Si-Mn-Ni、Si-Mn-Ti-B三种合金系埋弧焊焊缝金属的韧化机理。并对比其硬度、拉伸等机械性能,探究三种合金系焊材对大热输入的适应性。研究结果... 详细信息

本文通过测量韧脆转变温度DBTT和海工钢厚板裂纹尖端张开位移CTOD,研究了420 MPa级别Si-Mn、Si-Mn-Ni、Si-Mn-Ti-B三种合金系埋弧焊焊缝金属的韧化机理。并对比其硬度、拉伸等机械性能,探究三种合金系焊材对大热输入的适应性。研究结果表明:Si-Mn合金系在Mn含量为1.21%时,DBTT最低,取得最优韧性。Si含量在0.1～0.4%之间时,Mn含量的增加促进了焊缝金属夹杂物的形成,从而激发大量针状铁素体AF形核,提高冲击韧性。但Mn含量超过1.21%继续增加时,淬硬性增加,重结晶区域内大尺寸马奥组元MA含量增加,恶化韧性。Si-Mn-Ni合金系在Mn含量0.9%,Ni含量2.6%时显著了降低了DBTT,韧脆转变温度曲线没有出现明显的低温脆性现象,取得最优韧性。Ni元素的添加,韧化了基体,消耗更多的裂纹萌生功,并且促进了粒状贝氏体GB的形成,细小的GB阻碍裂纹的扩展。Si-Mn-Ti-B合金系中,B元素偏聚于原奥氏体晶界处,抑制了先共析铁素体GBF的形成,增大了凝固温度,使晶粒细化;Ti元素易氧化,生成大量含有Ti氧化物的夹杂物,主要分布在原奥氏体晶粒内,为AF提供大量的形核质点,降低形核功。同时Ti的添加也显著地降低了重结晶区的晶粒尺寸。在热输入适应范围试验中发现三种合金系焊接热输入过大,都会引起韧性的恶化,而Si-Mn-Ti-B合金系对大热输入适应性最佳。其中,15～45 k J/cm的热输入范围内,Si-Mn合金系在30 k J/cm时取得最佳韧性,热输入过高过低都会引起DBTT的升高。随着热输入的增加,夹杂物的尺寸增大,数量和面密度都减小,进而导致AF形核质点减少,含量降低。并且大热输入使重结晶区域的深度增加,MA组元等脆性第二相含量增加约3%,晶粒尺寸也显剧增大,微裂纹萌生和扩展降低了自由能。在厚板CTOD三点弯曲试验中,Mn和Ti-B元素均能促进AF的形成,但Ti-B的促进作用更加高效。对比于Mn,Ti-B的夹杂物含量从9.6×10/mm增加至1.3×10/mm。此外,还增加了20%以上大角度晶界以及平均晶粒尺寸降低了1.3μm。此外,Ti-B焊缝中的细小MA比Si-Mn中多22%,而焊缝细小颗粒状的MA可以使裂纹扩展偏移甚至停止,从而达到优化CTOD的目的。

关键词：高强低合金钢针状体素体马奥组元夹杂物韧脆转变温度裂纹尖端位移

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