秦龍龍 李猛 楊柳 汪嘉偉 王葉明
摘 ?要:當焊接后的工件出現(xiàn)焊縫質(zhì)量問題影響到使用性能時,需要進行返修,對缺陷進行處理,以保證其能夠正常使用不影響使用安全性。本研究對X80管線鋼進行5次環(huán)焊縫返修,來研究不同返修次數(shù)下接頭熔合區(qū)組織和沖擊韌性變化。結(jié)果表明,隨著返修次數(shù)增多,熔合區(qū)組織變化不大,均為PF+GB+M/A;但不同返修次數(shù)熔合線沖擊韌性整體呈現(xiàn)先降低后上升再降低的趨勢。這可能與熔合區(qū)兩側(cè)的顯微組織有一定關(guān)系。
關(guān)鍵詞:多次返修;熔合區(qū);組織;沖擊韌性
1前言
在現(xiàn)階段,工程實際中存在著焊縫多次返修的現(xiàn)象[1,2]。對于管道接頭焊縫進行多次返修后,焊接接頭的金相組織、化學(xué)成分、力學(xué)性能等變化情況的研究目前還不是太多,對于大口徑X80管線鋼多次返修焊接接頭組織和性能的研究就更少[3]。
因此,本課題將對X80管線鋼進行5次環(huán)焊縫返修,來研究不同返修次數(shù)條件下接頭熔合區(qū)組織及沖擊韌性,進而對X80 管線鋼可返修性進行恰當?shù)脑u估以指導(dǎo)實際的工程應(yīng)用。
2試驗方法
母材是直縫焊管X80鋼,化學(xué)成分如表1所示。焊接工藝采用手工電弧焊。V型坡口、無應(yīng)力狀態(tài)被采用。垂直于焊縫方向截取金相試樣,經(jīng)打磨、拋光后采用4%硝酸酒精溶液對待檢查面進行侵蝕,隨后采用數(shù)碼相機拍攝焊接接頭宏觀形貌。為進一步測試不同返修次數(shù)對接頭熔合區(qū)沖擊韌性的影響,采用線切割機垂直于焊縫方向截取沖擊試樣,沖擊試樣尺寸為10×10×55mm。參照國內(nèi)各油氣長輸管道設(shè)計文件中對于埋地管道環(huán)焊縫沖擊韌性的要求,在保證環(huán)焊縫在運行期間韌性要求的前提下,本研究設(shè)置的沖擊試驗溫度為-20℃。
3結(jié)果與討論
3.1焊接接頭宏觀金相
不同返修次數(shù)焊接接頭宏觀形貌如圖4-7所示。由圖可知不同返修次數(shù)焊接接頭完全焊透、熔透,且不存在明顯的氣孔與夾渣等缺陷。
3.2 接頭熔合區(qū)微觀組織
材料的強度與韌性往往是相互矛盾的,一般的強化手段(如固溶強化、第二相粒子強化)不能同時提高材料這兩方面的性能。研究表明,影響材料強度和韌性的主要因素是其化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu),細化處理是同時提高材料強度和韌性的最有效途徑。除組織細化外,不同的合金成分及加工方式導(dǎo)致不同的組織形態(tài),同樣影響著管線鋼的性能。
不同返修次數(shù)接頭熔合線區(qū)域微觀組織如圖2所示。由圖2可知,不同返修次數(shù)接頭熔合線微觀組織均為PF+GB+M/A(PF為多邊形或準多邊形鐵素體,GB為粒狀貝氏體,M/A為M/A組元)。不同返修次數(shù)焊接接頭熔合線較為明顯,即焊縫中心側(cè)微觀組織較熱影響區(qū)或母材側(cè)細化,焊縫中心側(cè)主要為較細小的針狀鐵素體、多邊形或準多邊形鐵素體、粒狀貝氏體和少量M/A組元組成,熱影響區(qū)側(cè)主要為多邊形或準多邊形鐵素體、粒狀貝氏體和M/A組元組成。這可能是由于焊接過程中,焊接接頭不同位置經(jīng)歷的焊接熱輸入、冷卻速度不同,進而引起不同的冶金、相變過程與結(jié)晶過程,并最終在熔合線兩側(cè)形成不同的微觀組織。
3.3接頭熔合區(qū)沖擊試驗
不同返修次數(shù)焊接接頭熔合線夏比沖擊值滿足目前X80鋼級管線要求,即均值最低為50J,單值最低38J。不同返修次數(shù)熔合線夏比沖擊值整體呈現(xiàn)先降低后上升再降低的趨勢,一次返修與四次返修焊接接頭熔合線夏比沖擊均值較高,分別為138J和129J,二次返修與與五次返修焊接接頭熔合線夏比沖擊均值較低,分別為78J和72J。
4結(jié)束語
隨著返修次數(shù)增多,熔合區(qū)組織變化不大,均為PF+GB+M/A;但不同返修次數(shù)熔合線沖擊韌性整體呈現(xiàn)先降低后上升再降低的趨勢。這可能與熔合區(qū)兩側(cè)的顯微組織有一定關(guān)系。
參考文獻
[1] 姜歡歡, 王紹智, 喬虎. L450M管線鋼穿越段焊縫返修焊接工藝[J]. 金屬加工:熱加工, 2015, 000(006):49-51.
[2] 王超. 長輸管道鋼焊口返修工藝與配套應(yīng)用[J]. 自然科學(xué)(文摘版), 2016(1):00271-00271.
[3] 郭靜薇. 多次返修對X80鋼焊接接頭組織及性能的影響[D]. 天津大學(xué).
3465500338278