X70M管线钢焊接接头CTOD断裂韧性研究

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1、分类号:TG14210710-2015131017硕士学位论文X70M管线钢焊接接头CTOD断裂韧性研究王宇晴导师姓名职称郭亚杰副教授申请学位类别硕士学科专业名称材料学论文提交日期2018年5月1日论文答辩日期2018年5月24日学位授予单位长安大学StudyonCTODFractureToughnessofX70MPipelineSteelWeldJointAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangYuqingSupervisor：As

2、sociateProf.GuoYajieChang’anUniversity,Xi’an,China摘要管道运输是长距离运输油和气的重要方式，但油气田一般处在气候环境比较恶劣的偏远地区，对输油管道在低温及高压条件下的服役性能要求严苛，尤其是对管道的焊接性提出了更高的要求。相比于管道母材而言，焊接接头通常是管道的薄弱环节，容易出现缺陷并在受力状态下产生开裂，引发重大安全事故，这就需要管线钢焊接接头具有足够的韧性。本文以宝山钢铁集团X70M级管线钢焊接接头为试验对象，对不同焊接方法所获得的接头进行C

3、TOD断裂韧性测试，通过观察显微组织和断口形貌特征研究焊接方法对接头CTOD值的影响规律，在优选焊接方法的基础上分析不同焊接输入参数与管壁厚度条件下焊接接头各微观区域CTOD值的变化规律。最后通过统计分析方法研究了焊接接头三个微观区域CTOD值的分布规律。主要研究结果如下：对管线钢分别采用熔化极气体保护焊+焊条电弧焊(RMD+SMAW)、熔化极气体保护焊+药芯自保护焊(RMD+FCAW)、表面张力过渡焊+消耗电极式气体保护焊(STT+GMAW)和消耗电极式气体保护焊+双面多丝埋弧焊(GMAW+S

4、AW)等四种焊接方法进行焊接。鉴于焊接接头热影响区组织较复杂、脆性大，所以对这个区域进行重点研究，研究结果表明，采用GMAW+SAW焊接方法进行焊接时，焊接接头热影响区CTOD特征值的平均值最高，断裂韧性最好。通过显微组织及断口形貌对比分析发现该区域增韧组织最多且组织分布均匀，晶粒尺寸较小。分别测试了不同壁厚、不同焊接热输入的GMAW+SAW焊接接头热影响区、熔合线区和焊缝中心区三个区域的CTOD值，并通过对应的显微组织和断口特征分析发现：在一定范围内，随着管壁厚度和焊接热输入不断增加，晶粒有所

5、粗化，但由于接头中针状铁素体含量较高，且M-A由于厚壁影响产生了“回火”分解现象，进而出现了断裂韧性增大的趋势。在本文试验样品中，管壁厚度为24mm时，其可适用焊接热输入范围为40-53kJ∙cm-1，此时，整个焊接接头断裂韧性最好。结合统计学方法对GMAW+SAW焊接方法下焊接接头CTOD值进行分析，建立上述接头三个不同微观区域相应的概率密度函数，为更加科学合理的评定管线钢焊接接头CTOD值的相关标准和工程应用提供理论参考。关键词：X70M管线钢，焊接接头，裂纹尖端张开位移，概率密度函数IAb

6、stractPipelinetransportationisanimportantformtotransportcrudeoilandgaswithlongdistances.However,oilgasfieldsaregenerallylocatedinremoteareaswheretheclimateisrelativelyharsh,requiringthepipelinewithgoodserviceperformanceunderlowtemperatureandhighpress

7、ure,especiallyforthefavourableweldability.Comparedwiththebasemetalofthepipeline,theweldedjointistheweakestportioninthepipeline,whicharepronetocracksunderstress,causingthesafetyaccidents.Sotheadequatetoughnessoftheweldedjointisessencial.Thisdissertati

8、onadopttheweldedjointofBaosteel'sX70Mgradepipelinesteelasthetestsample,performingCTODtestingtoevaluatetoughnesswithdifferentweldingmethods.ResearchingintothejointsoftheCTODvalueregularitybythemicrostructureandfracturemorphologycharacteristicsandchoos