ASTM4130鋼焊接接頭組織與性能研究.pdf

1、ASTM4130鋼以優(yōu)良的力學(xué)性能被應(yīng)用為海洋平臺(tái)高壓管線材料。高壓管線強(qiáng)度高、管壁厚,又是中碳調(diào)質(zhì)鋼,焊接性較差,焊接難度較大,焊接熱影響區(qū)(HAZ)的脆化和裂紋傾向也很嚴(yán)重,使得焊接接頭成為高壓輸油管線的薄弱環(huán)節(jié)。本文以ASTM4130鋼為研究對(duì)象,通過焊接性試驗(yàn),利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、拉伸和沖擊試驗(yàn)機(jī)、維氏硬度計(jì)等工具來研究母材和接頭的組織與性能。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 ⑴ASTM4130鋼組織

2、主要由回火索氏體組成。該鋼碳當(dāng)量高達(dá)0.73～0.80,焊接性比較差,焊前應(yīng)該預(yù)熱。采用多層多道焊,并添加回火焊道,預(yù)熱溫度250±10℃,焊后熱處理(PWHT)溫度為645±10℃,保溫時(shí)間135～165min,升溫和降溫速度≤150℃/h,可獲得綜合性能優(yōu)良的焊接接頭。
　　 ⑵插銷試驗(yàn)預(yù)熱100℃和200℃時(shí)臨界斷裂應(yīng)力為642.55 Mpa和806.11 Mpa,比未預(yù)熱時(shí)分別提高了86.5％和134.0％。預(yù)熱溫度提高

3、,臨界斷裂應(yīng)力逐漸增大。熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)中熔合線附近硬度最高,未預(yù)熱時(shí)硬度高達(dá)566 HV10,而經(jīng)過150℃、200℃、250℃預(yù)熱后,峰值硬度即可降到455～490 HV10范圍內(nèi),預(yù)熱溫度為300℃時(shí),峰值硬度下降到345 HV10。預(yù)熱減少了焊縫熱影響區(qū)中淬硬組織,緩解了鋼材本身的冷裂敏感性。熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)與插銷試驗(yàn)中粗晶區(qū)組織均由馬氏體和貝氏體組成。
　　 ⑶焊態(tài)時(shí),焊縫組織主要是針狀鐵素體和少量珠光體,HA

4、Z組織為馬氏體、貝氏體和鐵素體;PWHT后,焊縫組織為鐵素體、少量珠光體和顆粒狀碳化物,HAZ組織主要為回火索氏體、鐵素體和貝氏體。延長(zhǎng)PWHT保溫時(shí)間,碳化物逐漸析出,組織逐漸均勻細(xì)化。
　　 ⑷PWHT保溫時(shí)間延長(zhǎng),抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì);HAZ和母材的硬度逐漸降低,焊縫硬度變化不大;HAZ最高硬度點(diǎn)出現(xiàn)在靠近熔合線處,之后隨著與熔合線距離的增加,硬度值逐漸減小,在距離熔合線3.0～4.0mm范圍內(nèi)出現(xiàn)硬度值最低點(diǎn);