x80管线钢粗晶区相变的模拟及性能研究

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1、中文摘要随着国民经济的发展和对石油，天然气资源需求的急剧增加，管线建设方兴末艾，对管线钢的需求也不断增加。在激烈的市场竞争下，世界上各油气公司普遍接受采用更高强度级别的管线钢，以便可以采用高压输送油气而降低成本。因此，近年来高压输送和厚壁、高强度的管线已经成为管线建设的一个新的发展趋势。X80钢作为新一代的高强钢，其开发和应用已经日益受到各界的重视。粗晶区是焊接接头的薄弱环节，本文以X80钢粗晶区的组织和性能为研究重点，采用物理模拟的实验方法，对X80钢的焊接性进行了初步的研究；为了实现对)(80钢粗晶区的定量研究，根据物理模拟的实验结果，也对X80钢粗晶区相变的数值模拟进行

2、了尝试。本文首先制定了焊接热循环的一次回归正交实验方案，并根据实验方案测量了不同工艺参数下粗晶区的焊接热循环，由实验结果确定了焊接热循环参数t。。和t．．的回归方程并成功进行了焊接温度场的数值模拟，首次明确提出在影响焊接温度场的三个主要工艺因素(焊接线能量，预热温度，板厚)中，焊接线能量是双椭球热源模型参数的主要影响因素。由于SH．CCT图有助于金属焊接性的分析，本文对X80钢的SH．CCT图进行了重点的研究，确定X80钢粗晶区的组织类型主要包括贝氏体和铁素体，只有当冷却速度非常缓慢时才会有珠光体组织，X80钢粗晶区内无明显的马氏体组织；根据X80钢SH—CCT图的研究成果首

3、次计算确定了X80钢粗晶区Leblond相变模型的参数。根据上述研究成果，本文进一步对X80钢粗晶区的相变进行了物理模拟和数值模拟，对X80钢粗晶区的组织和性能进行了深入的研究，研究发现，当采用较低的焊接线能量和稍高的预热温度时，X80钢粗晶区的组织构成和分布最为合理，得到的低温冲击韧度最佳。关键词：X80钢：粗晶区；sH—CCT图；物理模拟；数值模拟；冲击韧度ABSTRACTThedemandsforpipelinesteelsarebeingincreaseddramaticallywiththenationaleconomydevelopment．DrivenbyCOS

4、tconsiderations．gas＆oiltransportationcompanieshavereadilyadoptedhigherstrengthpipelinesteelswitllthickergaugestopermitgas＆oiltransportationathigherpressures．Asaresult，recentconstructionofpipelinehasshownatrendtowardshigheroperationpressurewithgreaterwallthicknessandhigherstrengthpipe．Asnewg

5、enerationofhighstrengthpipelinesteel，thedevelopmentandapplicationofX80pipelinesteelhasbeenthoughtmuch．CGHAZ(coarsegrainzoneofheatedaffectedzone、isweaknessareaofweldjoint．Baseonphy’sicalsimulation，thispaperstudiestheweldingperformanceofX80pipelinesteelandpaymoreattentiontothephaseandperforma

6、nceofCGHAZandnumericalsimulationalsohasbeenstudied．Inthispaper,aschemeaboutweldingcyclebaseonlinearorthogonalexperimentisdesigned，andthenweldingcyclesofCGHAZfordifferentweldingconditionsaremeasured．Baseontheexperimentresult，regressionequationsaboutts／5andtnareestablishedandnumericalsimulati

7、onaboutweldingtemperaturefieldhasbeendone，theconce。ptthatinthethreemaininfluencefactorsofweldingtemperaturefield，weldheatinputiSmaininfluenceoftheparametersofdoubleellipseheatsourcemodelisproposed．SH—CCTdiagramofX80pipelinesteelhasbeenstudiedinthispaperf