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X70管线钢焊接粗晶区组织及韧性的热模拟研究

孙磊磊;郑磊

【摘要】TheweldingthermalsimulationexperimentsforX70pipeline

steelwerecarriedoutbyusingGleeble-3800thermalsimulator,andthe

influenceofcoolingtimet8/5onthemicrostructureandimpacttoughness

ofcoarse-grainedheat-affectedzone(CGHAZ)oftwoX70pipelinesteels

withdifferentcontentsofnickelwasstudiedbymeansofOM,SEMand

impacttest.ItwasshownthatthemicrostructreofCGHAZwasmainly

composedofgranularbainite,lathbainiteandmartensiteaustenite

constituent(M-A).Withtheincreaseoft8/5,thegrainsizebecame

larger,thecontentofelongatedM-Aincreased,theimpactenergy

decreasednotably.However,theimpacttoughnessofthetestedsteelwith

highercontentofnickelwasbetterthanthatofsteelwithlowernickel

whent8/5increased.%利用Gleeble-3800热模拟试验机对X70管线钢进行了

焊接热模拟试验,并运用光学显微镜、扫描电镜和冲击试验,研究了焊接冷却时间

t8/5对两组不同Ni含量的管线钢焊接热影响粗晶区显微组织和冲击韧性的影响.

结果表明,粗晶区的组织主要由粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体组成,并含有大量

M-A组元;随着t8/5时间的增加,晶粒尺寸变大,长条形的大尺寸M-A组元也有所

增多,冲击吸收能量呈现较明显的下降趋势,其中Ni含量高的试验钢的低温冲击韧

性更好.

【期刊名称】《上海金属》

【年(卷),期】2017(039)004

【总页数】4页(P10-13)

【关键词】管线钢;焊接热模拟;Ni含量;热影响粗晶区;冲击韧性

【作者】孙磊磊;郑磊

【作者单位】宝钢集团有限公司中央研究院,上海201900;宝钢集团有限公司中央

研究院,上海201900

【正文语种】中文

近年来，随着纯净钢冶炼和控轧控冷技术(TMCP)的快速发展，管线钢技术水平得

到了很大提高。天然气管线工程设计单位也对管线管的力学性能提出了更严格的要

求，特别是在要求母材低温韧性的同时，也提高了对焊缝及热影响区冲击韧性的要

求，体现在试验温度的降低和冲击吸收能量门槛的提高。通过现代TMCP工艺生

产的以细小针状铁素体为组织特点的管线钢母材，其韧性优异，但经历焊接的热循

环过程后，韧性大幅度下降，尤其是埋弧焊管熔合线处的粗晶区。而当壁厚增加，

需匹配以较高的焊接热输入时，熔合线粗晶区的低温冲击韧性更是一大难点，也是

高端管线管产品竞争力的重点[1-4]。

由于焊接热模拟方法具有经济性和易操控性等优势，在研究钢铁材料的可焊接及焊

接工艺优化等用方面得到了广泛应用[5-7]。本文借助Gleeble-3800热模拟试验

机，通过焊接热模拟试验，研究了t8/5时间对不同成分管线钢焊接热影响粗晶区

显微组织和冲击性能的影响。

焊接热模拟试验通常以t8/5为关键参数来控制整个热循环过程，因此需利用焊接

传热学模型建立t8/5与实际焊接热输入之间的对应关系，如式(1)～(3)所示。当板

厚超过临界板厚δcr时，应用三维模型公式(2)。反之，则应用二维模型公式(3)。

临界板厚：

δcr=

三维

K3=0.67-5×10-4·T0

二维

η2·F2·

K2=0.043-4.3×10-5·T0

式中：δcr为临界板厚，cm；η为不同焊接条件的相对热效率，埋弧焊取1.0；F

为焊接接头的影响，

对接时F2、