论文部分内容阅读
随着现代长输管线多涉及地震、泥石流和山体滑坡等自然灾害多发地带,要求管线钢不但有高的强韧性,还要有较大的变形能力,在这种背景下抗大变形管线钢的研发及应用引起了国内外学者的高度重视。本文以抗大变形X70管线钢为研究对象,对X70抗大变形管线钢的强韧性以及不同焊接工艺下焊接接头的组织及力学性能展开了系统的研究工作。研究结果如下：抗大变形X70管线钢基体组织为多边形铁素体(PF)十贝氏体(B)的双相组织,铁素体约为45%,贝氏体含量约为55%,韧脆转变温度在-100℃～120℃之间,低温冲击韧性较好。连续冷却相变研究结果表明：贝氏体需要在较高的冷却速率范围内(约10℃/s)才能析出,且贝氏体形成范围较窄。当焊接热输入控制在15-20KJ/cm,焊后冷却速度控制在20℃/s时可使焊缝获得铁素体+贝氏体的理想双相组织,并得到良好的强韧性匹配。采用全金属粉芯焊丝气保焊(GMAW)和手工电弧焊打底,药芯焊丝半自动焊填充盖面(SMAW+FCAW)两种焊接工艺对抗大变形X70管线钢进行焊接试验,对两种焊接工艺下环焊缝焊接接头的组织、力学性能及抗HIC性能的研究结果表明：(1) GMAW焊接工艺得到的焊缝金属组织为针状铁素体(AF)+少量准多边形铁素体(QF)；SMAW+FCAW焊接工艺得到的焊缝金属组织主要为准多边形铁素体+贝氏体组织。(2)两种焊接工艺所得的焊接接头均具有较高的强韧性和均匀伸长率、较低的屈强比,即焊接接头具有优良的抗变形能力；满足抗大变形管线钢的性能要求。(3)0℃焊接接头断裂韧性(CTOD)试验表明,与SMWA+FCAW焊接工艺相比,采用GMAW工艺焊接的抗大变形X70管线钢焊缝金属和热影响区的断裂韧性较好。GMAW工艺焊缝金属和热影响区的CTOD分别为0.4498mm和0.8688mm,SMAW+FCAW工艺焊缝金属CTOD值为0.4049mm,HAZ的CTOD值为0.1322mm,两种焊接工艺下的CTOD值均满足API1104标准规定要求。(4)抗大变形X70管线钢母材的CSR平均值为0.627%、CLR平均值为13.225%、CTR平均值为4.188%,符合API标准要求；GMAW工艺下焊接接头的CSR平均值为2.597%、CLR平均值为26.871%、CTR平均值为37.567%；SMAW+FCAW工艺下焊接接头的CSR平均值为1.15%、CLR平均值为36.93%、CTR平均值为6.92%,超过API标准要求。GMAW工艺的焊接接头裂纹敏感率较大,表现出较高的HIC敏感性。