钱伟方

(宝山钢铁股份有限公司中央研究院,上海 201999)

1 概述

X80钢作为高牌号管线钢中最具代表性的一种,已广泛应用于石油和天然气输送[1-2]。X80管道的使用性能通常要求具有高抗拉强度、优异的耐腐蚀性,最重要的是具有良好的韧性[3]。然而,作为管道制造过程中必不可少的焊接工艺,局部脆性区(LBZ)不可避免地被引入到焊接接头中[4]。对于单道焊焊接工艺,LBZ通常位于粗晶热影响区(CGHAZ)[5]。

CGHAZ韧性的劣化与其显微组织特征密切相关。例如,发现粗大的奥氏体晶粒和M/A组元的增加会降低X80钢的韧性[6-7]。M/A组元的尺寸是影响CGHAZ夏比冲击性能的重要因素[8]。脆性的第二相粒子和夹杂物被认为是裂纹萌生的来源,并因此降低了冲击功[9]。然而,为了更好地理解这些微观组织特征的影响机理,特别是裂纹萌生行为,还需要进行更详细和深入的研究。

本文通过热模拟试验制备了不同组织的试样,并进行了夏比冲击试验。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和透射电镜对样品的微观结构演变进行了详细的表征。随后讨论了不同组织特征对X80钢冲击韧性和裂纹萌生行为的影响。

2 试验

母材X80钢的化学成分如表1所示。

表1 母材X80钢的化学成分Table 1 Chemical compositions of X80 pipeline steel %

在Gleeble 3500热模拟机上进行了单道焊热模拟试验。图1显示了X80管线钢所采用的热循环曲线:加热至1 350 ℃和1 150 ℃的峰值温度,加热速率为200 K/s,在峰值温度下保持0.5 s,然后用25 s、36 s和49 s的不同t8/5控制冷却至200 ℃。根据图1,将样品分别命名为A组(1 350 ℃,25 s)、B组(1 350 ℃,36 s)、C组(1 350 ℃,49 s)、D组(1 150 ℃,36 s),对应不同的模拟参数。

图1 X80管线钢所采……