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控制管线钢焊接裂纹的措施hardox600耐磨板

时间:2021-08-20 来源:http://www.kmnhb.com 点击:71

焊接接头的韧性与基体相比严重下降,这是由于管线钢在焊接过程中,焊缝附近的母材受焊接热循环过程的影响,被加热到接近母材熔点的温度,出现沿焊缝两侧分布的一条晶粒粗大的粗晶组织区,即焊接热影响区(HAZ)。HAZ与母材相比,韧性损失20%以上,HAZ成为焊接接头的薄弱环节,成为裂纹的开裂源或沿焊道方向长程扩展的通道。

中信泰富特钢集团研究了X80高强管线钢管焊接热影响区产生裂纹的原因。检测表明,HAZ粗晶区具有明显的组织不均匀性,焊趾焊根处存在应力集中。当焊接工艺不合理,或母材中夹杂物数量较多、形态及分布不均匀时,裂纹易在焊趾处靠近熔合线的HAZ中形成。裂纹起源处的组织为粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体组织;贝氏体铁素体上的MA岛尺寸较大,且有尺寸较大的夹杂物存在。因此,提高母材的纯净度、降低夹杂物含量、优化焊接工艺使HAZ获得细小均匀的组织,才可有效避免裂纹的产生。基体上MA岛的形态和分布是影响HAZ粗晶区性能的主要因素,粗大的MA岛易使裂纹启裂。焊接热输入越大,越容易形成边界形核铁素体,使MA岛硬度增加,裂纹越容易沿着MA岛与基体的交界处形核和开裂。另外,在焊接残余应力、越来越高的工作压力及复杂输送介质作用下,高强管线钢焊接接头很容易产生应力腐蚀裂纹和氢诱导裂纹。焊缝金属中的针状铁素体及由于适量的Ti添加形成的弥散的含钛碳氮化物有可能成为氢的捕获点,有助于防止在酸性环境中裂纹的产生。但如果焊缝金属中Ti或Mn含量过多,则在冷却过程中会形成较多的贝氏体或MA岛,造成硬度增加,极易形成应力腐蚀裂纹和氢诱导裂纹裂纹。Al及Si的氧化物夹杂与基体之间通常存在缝隙,易成为氢诱导裂纹的起源,而氧化铝夹杂易造成应力腐蚀裂纹形核。对裂纹附近的显微组织观察表明,夹杂物与基体界面处、铁素体基体与MA岛界面处、MA岛内部以及原始奥氏体晶界是裂纹形核的主要位置。

根据上述分析,可以采取以下控制管线钢焊接裂纹的措施:1)提高母材的纯净度,降低夹杂物含量,并严格控制母材的成分,控制碳当量低于0.23%以保证材料具有较低的冷裂纹敏感性。2)采用Ti微合金化,生成的TiN粒子具有较好的钉轧奥氏体晶界作用。同时,利用氧化物冶金方法,在钢中形成大量的Ti

、TiO、TiO等粒子,可作为晶内铁素体的形核核心,在奥氏体内部形成针状铁素体,把原始奥氏体分割成小区域,有效细化之后形成的贝氏体组织,从而大大地提高HAZ的冲击韧性。钢中w(Ti)/w(N)比值应掌握在稍低于2.39。3)适当降低焊接热输入,可减小奥氏体晶粒度,使贝氏体中板条贝氏体增加而粒状贝氏体减少,使贝氏体铁素体板条宽度变窄,并减少MA岛数量,可有效提高HAZ的冲击韧性。X80管线钢优化的焊接热输入约为30kJ/cm,焊接速度约为1.5m/min。(钢研)hardox600耐磨板

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