管线钢焊接热影响区针状铁素体的形成研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要管线钢大线能量焊接时焊接热影响区显微组织的粗化，大大降低了管线钢焊接接头的韧性，这严重制约了管线钢的应用。本文针对X70、X80管线钢在大线能量焊接条件下的焊接热影响区粗晶区的显微组织变化过程，详细地研究了X70、X80管线钢焊接热影响区利用其有益夹杂物诱导针状铁素体形核、细化粗晶区显微组织的行为。针对管线钢主要采用多丝大线能量焊接的特点，研究了焊接线能量为29.8KJ/cm、40.0KJ/cm和50.3KJ/cm时，X80管线钢焊接热影响区的组织变化行为。结果表明，X80钢采用大线能量埋弧焊时，热影响区的粗晶区晶粒会发生长大，使得焊接热影响区的韧性降低

2、。若能利用钢中的有益夹杂物，诱导针状铁素体形核，就可细化热影响区粗晶区的显微组织，提高韧性。采用物理模拟的方法，研究了氧化物冶金钢及其焊接热影响粗晶区的显微组织和有益夹杂物性质在大线能焊接过程中的变化。研究表明，氧化物冶金钢中直径为0.2~0.6μm的有益夹杂物在大线能量焊接热过程中不会失去其诱导针状铁素体形核和感生形核的作用，具有抑制粗晶区晶粒长大的能力。采用焊接热模拟的方法，研究了针状铁素体管线钢焊接热影响区的晶粒自细化行为，详细分析了诱导针状铁素体形核夹杂物的大小、分布在焊接热循环过程中的变化规律，揭示了有益夹杂物的性质与显微组织之间的关系，为针状铁素体管线钢焊接工艺参数的优

3、化提供了依据。关键词：管线钢;焊接热影响区;氧化物冶金;有益夹杂物;针状铁素体I华中科技大学硕士学位论文AbstractMicrostructureinweldingHeatAffectedZone(HAZ)ofpipelinesteel,whenappliedtolargeheatinputweldingprocess,willbecomemuchcoarse.Thisleadstogreatlydecreaseintoughnessofpipelinesteel,whichseverelyrestrictsitsapplications.Thisthesisfocusedont

4、hetransformationofmicrostructureinHAZofX70/80pipelinesteel.ThebehaviorthatbeneficialinclusionsinducingacicularferritenucleationthusrefiningmicrostructureinCoarseGrainHeatAffectedZone(CGHAZ)ofX70/80pipelinesteelunderlargeheatinputweldingconditionswasinvestigateddetailedly.Duetothefactthatweldin

5、gofpipelinesteelisalwaysadoptedbymultipilewirelargeheatinputweldingmethods,transformationbehaviorofmicrostructureinHAZofX80pipelinesteelwasinvestigatedwiththeselectedheatinputparameters29.8KJ/cm,40.0KJ/cm,and50.3KJ/cm.Itwasfoundthatwhenlargeheatinputautomaticsubmerged-arcweldingwasappliedtoX80

6、pipelinesteel,grainsinCGHAZofthesteelwouldgrownupwhichleadtodecreaseintoughness.Ifbeneficialinclusionsinthesteelcanbeutilizedtoinduceacicularferritenucleation,microstructureinCGHAZwillberefinedandtoughnessbeimprovedcorrespondingly.Usingphysicalsimulationtechnology,microstructureinoxidesmetallu

7、rgysteelanditsCGHAZaswellasthecharacterofbeneficialinclusionsintheprocessoflargeheatinputweldingprocesswasinvestigated.Resultsindicatedthattheroleofbeneficialinclusionswithadiameterof0.2~0.6μmthatinducingacicularferritenucleationandsymp