江蘇304L不銹鋼板高壓、大管徑、高強度管線鋼是石油、天然氣輸送管道發(fā)展的必然趨勢。X70管線鋼是控軋控冷的低碳微合金鋼,具有高強高韌性。焊前組織為細(xì)小針狀鐵素體,經(jīng)過埋弧焊熱循環(huán)的作用,焊縫組織為先共析鐵素體和針狀鐵素體,熱影響區(qū)粗晶區(qū)(CGHAZ)組織為粗大粒狀貝氏體。焊后材料性能發(fā)生惡化,焊縫中有時會出現(xiàn)熱裂紋,冷彎試驗中會出現(xiàn)冷彎裂紋。本課題即以X70管線鋼為對象,研究焊縫裂紋和焊后冷彎裂紋形成機理,并提出改進措施。 通過對焊縫裂紋樣品的金相和成分分析,表明裂紋均為結(jié)晶裂紋。具體原因是母材中硫磷等元素的偏析、焊縫成形系數(shù)小于1和線能量太大。 通過對冷彎裂紋樣品的金相和斷口掃描分析,得出裂紋起裂于CGHAZ,止裂于正火區(qū)。為了研究冷彎裂紋與CGHAZ組織和性能的關(guān)聯(lián)性,利用Gleeble-2000熱模擬試驗機,進行了不同t8/5下CGHAZ熱模擬試驗。 通過實際CGHAZ組織與螺旋焊管t8/5=40s時模擬試樣組織比較,組織特征一致,表明熱模擬試驗?zāi)軌蚍从硨嶋H的粗晶區(qū)組織與性能。模擬試樣金相分析得出γ晶粒粗大,顯微組織為粗大的粒狀貝氏體。江蘇304L不銹鋼板利用lepera試劑腐蝕顯示M-A組元,分析其形貌、大小和分布對CGHAZ韌性的影響。隨t8/5延長,γ晶界M-A組元增多變粗,鐵素體條束間M-A組元由條狀轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀,平均弦長變大,所占體積分?jǐn)?shù)增加,且其平均弦長超過Griffith裂紋臨界尺寸,作為脆性裂紋源,降低了CGHAZ韌性。熱模擬試樣硬度、拉伸和低溫-20℃沖擊試驗結(jié)果表明,隨t8/5延長,CGHAZ的硬度逐漸減小, b、s均降低,延伸率相差不大,沖擊韌性降低。此外,模擬試樣預(yù)應(yīng)變沖擊試驗表明,發(fā)生應(yīng)變脆化,試樣沖擊功降低。通過組織與性能研究結(jié)果表明,隨t8/5延長,CGHAZ韌性降低,導(dǎo)致降低了材料冷彎性能。
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