论文摘要
高压、大管径、高强度管线钢是石油、天然气输送管道发展的必然趋势。X70管线钢是控轧控冷的低碳微合金钢,具有高强高韧性。焊前组织为细小针状铁素体,经过埋弧焊热循环的作用,焊缝组织为先共析铁素体和针状铁素体,热影响区粗晶区（CGHAZ）组织为粗大粒状贝氏体。焊后材料性能发生恶化,焊缝中有时会出现热裂纹,冷弯试验中会出现冷弯裂纹。本课题即以X70管线钢为对象,研究焊缝裂纹和焊后冷弯裂纹形成机理,并提出改进措施。通过对焊缝裂纹样品的金相和成分分析,表明裂纹均为结晶裂纹。具体原因是母材中硫磷等元素的偏析、焊缝成形系数小于1和线能量太大。通过对冷弯裂纹样品的金相和断口扫描分析,得出裂纹起裂于CGHAZ,止裂于正火区。为了研究冷弯裂纹与CGHAZ组织和性能的关联性,利用Gleeble-2000热模拟试验机,进行了不同t8/5下CGHAZ热模拟试验。通过实际CGHAZ组织与螺旋焊管t8/5=40s时模拟试样组织比较,组织特征一致,表明热模拟试验能够反映实际的粗晶区组织与性能。模拟试样金相分析得出γ晶粒粗大,显微组织为粗大的粒状贝氏体。利用lepera试剂腐蚀显示M-A组元,分析其形貌、大小和分布对CGHAZ韧性的影响。随t8/5延长,γ晶界M-A组元增多变粗,铁素体条束间M-A组元由条状转变为块状,平均弦长变大,所占体积分数增加,且其平均弦长超过Griffith裂纹临界尺寸,作为脆性裂纹源,降低了CGHAZ韧性。热模拟试样硬度、拉伸和低温-20℃冲击试验结果表明,随t8/5延长,CGHAZ的硬度逐渐减小, b、s均降低,延伸率相差不大,冲击韧性降低。此外,模拟试样预应变冲击试验表明,发生应变脆化,试样冲击功降低。通过组织与性能研究结果表明,随t8/5延长,CGHAZ韧性降低,导致降低了材料冷弯性能。