發(fā)布時(shí)間：2020-02-27 09:06

【摘要】：抗大變形管線鋼是一種基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)而生產(chǎn)的新型低合金高強(qiáng)度管線鋼,主要用于凍土、泥石流和地震頻發(fā)的地質(zhì)條件惡劣地帶。對(duì)抗大變形管線鋼的焊接要求是形成過(guò)強(qiáng)匹配焊縫,但是在實(shí)際的埋弧焊過(guò)程中,焊縫熱影響區(qū)總是存在晶粒粗化和組織的惡化,并伴隨不同程度的軟化現(xiàn)象,出現(xiàn)了軟化區(qū),這使熱影響區(qū)的性能與基材的性能?chē)?yán)重不匹配,成為整個(gè)焊接接頭最薄弱部分,制約了抗大變形管線鋼的工業(yè)應(yīng)用。本論文以具有雙相結(jié)構(gòu)鐵素體-貝氏體(PF-B)的X80級(jí)抗大變形管線鋼為研究對(duì)象,針對(duì)其焊接熱循環(huán)過(guò)程中出現(xiàn)的軟化問(wèn)題進(jìn)行研究,以揭示其軟化現(xiàn)象的具體機(jī)制。對(duì)X80級(jí)抗大變形管線鋼的實(shí)際焊接熱影響區(qū)微觀形貌以及顯微硬度進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)實(shí)際焊縫熱影響區(qū)的組織變化復(fù)雜,粗晶區(qū)組織類(lèi)型為板條貝氏體、針狀鐵素體,且組織因?yàn)榻?jīng)歷高溫而急劇長(zhǎng)大;細(xì)晶區(qū)的組織為晶粒尺寸大小均勻的針狀鐵素體和細(xì)小的馬氏體/奧氏體組元(M/A);臨界區(qū)組織類(lèi)型較復(fù)雜有多邊形鐵素體、粒狀貝氏體和M/A組元;回火區(qū)組織類(lèi)型同母材保持一致,主要為大量粗大多邊形鐵素體和少量回火貝氏體。X80級(jí)抗大變形管線鋼整個(gè)熱影響區(qū)硬度值都低于母材的平均硬度,從粗晶區(qū)開(kāi)始先下降,到臨界區(qū)和低溫回火區(qū)時(shí),組織顯微硬度最小,然后逐漸增大到與母材同等水平。熱影響區(qū)回火區(qū)和臨界區(qū)出現(xiàn)軟化現(xiàn)象,與母材中貝氏體在熱循環(huán)過(guò)程中發(fā)生硬相回火有關(guān)。采用焊接熱模擬實(shí)驗(yàn)研究了 X80級(jí)抗大變形管線鋼的焊接熱循環(huán)過(guò)程,結(jié)合金相顯微鏡、掃描電鏡、EBSD、透射電鏡和沖擊實(shí)驗(yàn)分析了熱影響區(qū)軟化區(qū)的組織變化、晶體學(xué)特征和沖擊韌性。結(jié)果表明,當(dāng)母材組織為多邊形鐵素體加貝氏體時(shí),焊接熱影響區(qū)的軟化區(qū)出現(xiàn)在峰值溫度為600℃～700℃的高溫回火區(qū),此時(shí)組織轉(zhuǎn)變成硬度較低的粗大鐵素體+回火貝氏體,并且回復(fù)過(guò)程加快,組織中亞結(jié)構(gòu)的大幅度減少和位錯(cuò)密度的顯著降低是產(chǎn)生軟化區(qū)的主要原因。相反,軟化區(qū)的韌性較好,但是在80℃的臨界區(qū),M/A組元發(fā)生了聚集和粗化,并且大角度晶界比例降低,導(dǎo)致了韌性低谷的出現(xiàn)。采用焊接熱模擬的實(shí)驗(yàn)研究了不同熱輸入下熱影響區(qū)軟化區(qū)的組織以及硬度的變化。結(jié)果表明:23kJ/cm、17kJ/cm、10kJ/cm三種熱輸入條件下,PF-B雙相抗大變形管線鋼均在600℃～700℃的高溫回火區(qū)出現(xiàn)軟化,軟化區(qū)的主要組織類(lèi)型是粗大的多邊形鐵素體+少量的回火貝氏體。增大熱輸入軟化加劇,減小熱輸入可以細(xì)化晶粒尺寸,減緩熱影響區(qū)硬度下降。
【圖文】：

１．１邋（ａ）所示，至２０２０年世界能源的需求將增加６０％，發(fā)展中國(guó)家的需求將增長(zhǎng)１２１％，逡逑石油仍將作為一種主要能源得以發(fā)展＋２］。我國(guó)正處于能源結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化，，高速發(fā)展的時(shí)期，逡逑天然氣、石油將逐漸成為最主要的能源資源，圖１．１邋（ｂ）是國(guó)家統(tǒng)計(jì)局對(duì)我國(guó)近幾年石油、逡逑天然氣的年消耗總量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，文獻(xiàn)數(shù)據(jù)表明我國(guó)油、氣的消耗量逐年大幅增加，預(yù)計(jì)逡逑到２０２０年年消耗石油６億噸，天然氣３６００億立方米丨３＃。正如各國(guó)專(zhuān)家所預(yù)測(cè)一石油時(shí)代逡逑遠(yuǎn)還沒(méi)有結(jié)束。全球五大運(yùn)輸方式分別是管道、公路、鐵路、航空、水運(yùn)，管道運(yùn)輸作為逡逑其中之一，與其他幾種相比較而言，因其具有節(jié)能、安全、經(jīng)濟(jì)、高效等一系列：Ｊ可替代逡逑的優(yōu)點(diǎn)，成為了各個(gè)國(guó)家輸送油氣的首選方式。管道運(yùn)輸有著無(wú)可比擬的特點(diǎn)，老不僅經(jīng)逡逑濟(jì)、高效安全而且可以全年不停歇運(yùn)送，這些特點(diǎn)使得管道運(yùn)輸業(yè)在全球領(lǐng)域內(nèi)飛速發(fā)展。逡逑目前，俄羅斯己建成管線７８ｘｌ０４ｋｍ，美國(guó)已建成管線１３0ｘｌ0４ｋｍ以上，我國(guó)已建成管線邐＞逡逑６ｘｌ0４ｋｍ以上。世界石油、天然氣管道的總長(zhǎng)度己建成（２００？３００）邋ｘｌ0４ｋｍ

第一章緒論逡逑相高等級(jí)Ｘ１２０抗大變形管線鋼選用的是碳－錳－鉬系，組織特征如圖１．４所示，ＰＦ＋大逡逑量ＢＦ＋少量Ｍ／Ａ島。逡逑灥逡逑圖１．２邋Ｘ６５抗大變形管線鋼金相照片邐圖１．３邋ＪＦＥ－ＨＩＰＥＲ邋Ｘ８０管線鋼的金相照片逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋Ｘ６５邋ｈｉｇｈ－ｓｔｒａｉｎ邋ｐｉｐｅｌｉｎｅ邋ｓｔｅｅｌ邋Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋ＪＦＥ－ＨＩＰＥＲ邋Ｘ８０邋ｐｉｐｅｌｉｎｅ逡逑ｓｔｅｅｌ逡逑圖丨．４無(wú)硼Ｘ１２０抗大變形管線鋼的ＳＥＭ照片逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋ＳＥＭ邋ｐｈｏｔｏ邋ｏｆ邋ＸＩ２０邋ｈｉｇｈ－ｓｔｒａｉｎ邋ｐｉｐｅｌｉｎｅ邋ｓｔｅｅｌ邋ｆｒｅｅ邋ｂｏｒｏｎ逡逑表１．３“ＰＦ－Ｂ”高變形管線鋼的力學(xué)性能（ＪＦＥ）邋＿逡逑Ｔａｂｌｅ邋１．３邋Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ邋ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ邋ｏｆ邋ＰＦ－
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG457.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2583242