预热温度对X80管线钢焊接热影响区组织性能的影响

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1、-"石油工程建设!""#年$月"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!预热温度对!"#管线钢焊接热影响区!!!!!!组织性能的影响!!!基金项目：中国石油天然气集团公司石油管力学与环境行为重点实验室应用基础研究项目（!""!(-"<--）!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"李为卫，马秋荣，赵新伟，霍春勇，冯耀荣（中国石油天然气集团公司石油管力学与环境行为重点实验室，陕西西安&-""7#）摘要：%$"管线钢在焊接过程中，热影响区由于受到焊接过程热的作用，

2、其组织和性能会发生较大的变化，尤其是粗晶热影响区的组织和性能变化最大。采用热模拟技术、工程测试手段和显微分析方法，研究了焊前预热温度对%$"管线钢粗晶热影响区的夏比冲击韧性的影响规律，并分析了原因，确定了管道在小线能量下焊接的预热温度。认为在较小线能量下焊接，焊前预热对粗晶区的韧性有利，在现场焊接线能量为-"/0123时，推荐焊前预热温度为-#"4；若在较大线能量下焊接，焊前预热对粗晶区的韧性没有益处，预热温度过高会给粗晶区韧性带来损害，应予以限制。关键词：%$"管线钢；预热温度；热影响区；金相组织；性能中图分类号：=>?&<6<文献标识码：*文章

3、编号：-""-@!!"7（!""#）"5@""-"@"

4、炼和现代控轧、控冷技术，%$"管线钢原材"试验及结果料的强韧性已基本得到解决。然而，焊接技术研试验材料采用某公司试制的厚-56733的%$"究相对滞后，对焊接工艺包括预热温度、线能量、管线钢钢板，其化学成分见表-，常规力学性能见层间温度以及冷却速度等的试验研究还不够充分，表!，显微组织（属针状铁素体）,!.见图-。焊接技术相对不成熟，制约着%$"管线钢的进一表"试验材料的化学成分#$步应用。’ABCDEAF;G焊接接头的不同区域由于经受的热循环不同，"6"7#"6!5-6$#"6"--"6""!$"6"#&"6""#其组织和性能有极大的差异，粗晶热

5、影响区（’(=B’HCIFB’JK!:L)*+）是焊接接头韧性最薄弱的区域,-.。%$"管线"6"!5"6"!!"6<5"6<$"6"-"6"""7"65&钢有一定的冷裂倾向，当采用小线能量（-"/0123）注：!:LM’NCD17N（CIN’HNG）1#N（FBN’J）1-#现场焊接时，热影响区可能产生淬硬组织，甚至表%试验材料的力学性能产生冷裂纹，因此，需要焊前预热。另外，在螺屈服强度抗拉强度延伸率夏比冲击功旋管制管过程中，由于内焊道先于外焊道焊接，!O"6#1CEP!;1CEP"1Q10#7&&

6、"4左右，这种焊前“预热”虽不是有意进行的，但也会影响热影沿板材横向取--338--338##33的试响区的热循环，必然会对粗晶区的性能造成影响，样，在(9::;9:-#""型热—力学模拟机上模拟不同第!"卷第#期李为卫等：预热温度对?$(管线钢焊接热影响区组织性能的影响""图!试验材料的显微组织"##$线能量参数和预热温度下焊接热影响区粗晶区的加热和冷却过程，热模拟试验参数!$%&’$(()&((*温度范围内的冷却时间+的计算采用德国钢铁学会推荐的公式，热模拟试验参数见表!。将热模拟后的试样加工成"(,,-"(,,-&&,,的夏比.型缺口冲击试样

7、，冲击试验在/0102345361试验机上进行，试验温度为78(*。在线能量"9"(:;%<,和"98(:;%<,时，不同预热温度下试验材料模拟粗晶热影响区的夏比冲击试验结果见表#。表&焊接热模拟参数（F）"98(:;%<,图%粗晶热影响区韧性随预热温度的变化曲线线能量加热速度峰值温预热温冷却时间高温停留时间%@（%:;%<,）（%*%@）度%*度%*!$%&%@A((*""((*（3>）随预热温度的变化规律。可以看出，预热温8(!"BC!"B($度对?$(粗晶区韧性的影响与焊接线能量的大小"((&8B8A"B#D有关。在较低的焊接线能量下（"9"

8、(:;%<,），随"("!("!(("&(D8B$""BD&预热温度的升高，粗晶区韧性增加；在较高的焊接8(("(!B#(