焊接热循环峰值温度对ASTM4130钢热影响区组织和性能的影响

   2020-09-01 互联网中国铸造网17740
核心提示:海洋平台高压管线服役环境苛刻,不仅要经受各种气候条件和风浪的袭击、遭受海水腐蚀,内部还要承受很高的压

海洋平台高压管线服役环境苛刻,不仅要经受各种气候条件和风浪的袭击、遭受海水腐蚀,内部还要承受很高的压力,所以在采用强度级别高、综合力学性能好的金属材料的基础上,需重点研究所用材料的焊接性能,使焊接接头满足一定力学性能的要求,特别是对低温韧性的要求。ASTM4130钢作为一种性能优良的中碳调质钢,被用作高压管线管汇材料。焊接热影响区(HAZ)是中碳调质钢经常出现焊接缺陷的区域,如冷裂纹、脆化和硬化等,成为焊接接头的性能薄弱区域。研究了ASTM4130钢焊接热影响区在不同峰值温度下的组织和性能的变化。

实验材料为调质态ASTM4130钢,其化学成分(质量分数,%)为:0.30C,0.33Si,0.58Mn,1.04Cr,0.21Mo,0.13Ni,0.17Cu,0.038Al,0.003S,0.009P;调质后的力学性能:σb=690MPa,σs=519MPa,AKV(-30℃)=188J。

采用Gleeble-3500热-力型试验机进行焊接热模拟试验。沿管材壁厚方向中部取样加工热模拟试样,尺寸为10.5mm×10.5mm×84mm。模拟焊接热循环峰值温度分别为700、800、950、1200和1350℃时的状态,分别对应热影响区的回火区、两相区、细晶区和粗晶区。

结果发现,在不同热循环峰值温度下形成的ASTM4130钢热影响区中,峰值温度超过固态相变点的区域出现了性能恶化的组织,包括粒状贝氏体、上贝氏体和针状马氏体,冲击性能恶化,其中粗晶区韧性最差,以脆性断裂为主。另外粗晶区严重硬化。经焊后640℃回火1.5h,ASTM4130钢粗晶区韧性得到明显改善,硬度也显著降低,为韧窝断裂形式。(榕霖)


 
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