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管线钢自保护药芯焊丝焊焊缝组织及性能研究

作　者: 刘德臣
导　师: 薛屺
学　校: 西南石油大学
专　业: 材料学
关键词: X70/X80级管线钢 M-A组元 针状铁素体 冲击韧性 热模拟 原位分析
分类号: TG457.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


X70级、X80级管线钢经自保护药芯焊丝焊后,出现的冲击性能不稳定,大大降低了管线钢的服役寿命。本文就几种自保护性药芯焊接X70级、X80级管线钢后焊缝的显微组织、力学性能进行研究。发现X70、X80级管线钢在自保护药芯焊丝焊接下焊接接头冲击韧性的离散性受焊缝粗晶区组织、M-A组元、成分偏析度等方面影响较大。本文引入美国G.Krauss等学者的观点,把中温转变产物分成粒状贝氏体和针状铁素体两类,并把较低温度下析出的称为针状铁素体并展开研究。试验通过对其焊后不同填充层次进行金相显微组织观察,结合焊后M-A组元的定量分析,探讨了焊接热循环作用对管线钢焊缝组织的影响。结果表明,多层焊接焊缝组织中粗晶区保留了部分原有的结晶学位相关系,晶内M-A组元明显减少。受多次焊接热循环作用,焊后组织表现出来的冲击极低值,主要是焊接时峰值温度使部分焊缝组织奥氏体化,多取向的针状铁素体在填充层粗晶区晶内形核,M-A含量增加,块状M-A在晶内及晶间出现,这种焊缝组织表现出了极差的冲击性能。通过金属属原位统计分布分析技术(Original position statistic distribution analysis, OPA)考察了C、Mn、Mo、Nb的统计偏析度,研究发现：统计偏析度可以作为管线钢焊缝冲击性能优劣判断的依据。通过通过控制焊接线能量用自保护药芯焊丝对管线钢施焊以及Gleeble3500热模拟试验机对焊后管线钢焊缝进行再热模拟。分别以8s、13s、18s下的冷却速度进行冷却后对其显微组织以及冲击性能进行研究,发现管线钢焊缝力学性能受t8/5冷却时间以及焊接线能量影响较大。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第1章 绪论  7-13
  1.1 管线钢的发展现状  7-8
  1.2 自保护药芯焊丝半自动焊在管线钢焊接过程中的应用  8-10
  1.3 自保护药芯焊丝半自动焊在管线钢焊接过程中出现的问题  10-11
  1.4 本文主要研究内容及意义  11-13
第2章 试验材料及方法  13-21
  2.1 试验材料  13-15
    2.1.1 钢材  13
    2.1.2 焊接材料  13
    2.1.3 焊接工艺  13-15
  2.2 试验方法  15-20
    2.2.1 热模拟试验  15
    2.2.2 电化学充氢试验  15-16
    2.2.3 力学性能试验  16-17
    2.2.4 显微组织分析  17-18
    2.2.5 微剪切试验  18-19
    2.2.6 原位分析  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章 管线钢焊后焊缝区的冲击离散性  21-41
  3.1 不同成分的焊丝和管线钢焊后的冲击性能检验  21-23
    3.1.1 不同成分焊丝的冲击性能检验  21-23
    3.1.2 不同成分管线钢(焊缝)的冲击性能检验  23
    3.1.3 试验用焊丝和母材的选择  23
  3.2 合金成分对管线钢焊缝冲击性能的影响  23-34
    3.2.1 碳元素对管线钢焊缝冲击性能的影响  24
    3.2.2 其他合金元素对管线钢焊缝冲击性能的影响  24-28
    3.2.3 微剪切试验  28-31
    3.2.4 焊缝区显微硬度试验  31-34
  3.3 扩散氢含量对冲击性能的影响  34-39
    3.3.1 自保护药芯焊丝熔敷金属的扩散氢含量测试  35-36
    3.3.2 变电流充氢试验  36-38
    3.3.3 氢时效试验  38-39
  3.4 本章小结  39-41
第4章 管线钢焊后焊缝区显微组织观察  41-51
  4.1 试验材料及方法  41-42
  4.2 分层焊后显微组织分析  42-45
  4.3 分层焊后M-A组元的定量分析  45-47
  4.4 分层焊后力学性能试验及分析  47-48
  4.5 控制焊接线能量施焊对管线钢冲击性能的影响  48-50
    4.5.1 试验方案  48
    4.5.2 控制焊接线能量焊后力学性能分析  48-50
  4.6 本章小结  50-51
第5章 热模拟后管线钢焊缝区显微组织观察  51-55
  5.1 试验材料及方法  51-52
  5.2 试验结果及分析  52-54
    5.2.1 热模拟后显微组织分析  52-53
    5.2.2 力学性能分析  53-54
  5.3 本章小结  54-55
第6章 结论  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-61
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  61

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 各种金属材料和构件的焊接 > 管道焊接
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