X80管线钢管自保护药芯焊丝环焊缝冲击韧性研究

摘要

自保护药芯焊丝由于其自保护的特点以及高熔敷效率,是管线钢管现场施工焊接中的一种方便高效的焊接材料,特别是在远离城镇、周围环境和地形恶劣的管线施工现场更具优势.出于管线安全的考虑,环焊缝冲击韧性对整条管线非常重要,它决定了环焊缝中裂纹的止裂行为.所以,改善环焊缝冲击韧性成为管线钢管环焊领域普遍趋势.为了研究管线钢管环焊缝冲击韧性并找到其提高的途径,应用三种不同成分体系自保护药芯焊丝进行大口径X80UOE钢管半自动环缝焊接,通过进行环焊缝化学成分分析、显微分析、SEM(扫描电子显微分析)和EDS(能谱分散仪分析),找到了钢管环焊缝冲击韧性的主要影响因素.结果表明:管道环焊缝冲击韧性主要决定于最终的固态相变组织.焊态组织中的针状铁素体(AF)和细小贝氏体(FB)对焊缝冲击韧性有利.对于自保护药芯焊丝半自动多层焊接,后续焊道对前面焊道的正火和回火作用对环焊缝组织转变起到了很大作用,焊缝冲击韧性会随之改变.初始针状铁素体和细小贝氏体组织以及由其经过热处理作用转变而来的细小均匀的块状铁素体和珠光体组织具有很好的冲击韧性.下面两种机制能够促进环焊缝中针状铁素体和细小贝氏体组织的形成.首先,Ni,C,Cu,Mn等扩大奥氏体区元素能够促进低温相变的发生并阻止了Al的相反作用,这非常有利于针状铁素体和细小贝氏体的生成;其次,弥散分布的高熔点夹杂物特别是Al2O3促进了针状铁素体形核.夹杂物的这种有益作用取决于其形态、分布与几何尺寸.弥散分布的小尺寸球状夹杂物有利于针状铁素体的形成并对冲击韧性有利.