本文關(guān)鍵詞：焊材中Al、Cu元素對(duì)X80管線鋼焊接接頭組織與性能的影響

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【摘要】：X80鋼是目前廣泛使用的油氣輸送管線用鋼,長(zhǎng)輸管道的建設(shè)往往是依靠焊接來(lái)實(shí)現(xiàn),由于管線鋼服役環(huán)境極端,氣候惡劣,易導(dǎo)致其焊接接頭部位失效而破裂。本文針對(duì)含硫工況下的X80管線用鋼,通過(guò)設(shè)計(jì)焊材中Al、Cu元素含量來(lái)制作焊條,對(duì)X80管線鋼進(jìn)行手工電弧焊焊接,通過(guò)成分分析、金相觀察、硬度測(cè)試、拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、硫化氫環(huán)境下的電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)、浸泡腐蝕試驗(yàn)和氫致開裂試驗(yàn),研究了焊材中Al、Cu元素對(duì)X80管線鋼焊接接頭組織成分、力學(xué)性能及含硫環(huán)境下的耐蝕性能的影響。 焊縫組織成分分析表明：隨著焊條藥皮中Al、Cu元素的增加,焊縫熔敷金屬中兩種元素含量相應(yīng)增加,當(dāng)藥皮中Al、Cu含量分別達(dá)到8%時(shí),焊縫兩種元素含量分別達(dá)到了0.83%和1.16%；焊縫組織主要為針狀鐵素體、多邊形鐵素體和粒狀貝氏體,在一定范圍內(nèi),隨著Al、Cu元素的增加,焊縫組織中針狀鐵素體含量均先增加后減少,Al、Cu含量過(guò)多時(shí),針狀鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)槎噙呅舞F素體,組織粗化,分布不均勻。 力學(xué)性能試驗(yàn)表明：當(dāng)焊材單獨(dú)含A1時(shí),隨著藥皮中Al元素含量的增加,焊接接頭硬度和抗拉強(qiáng)度逐漸升高,而沖擊韌性先升高后降低,Al含量為4%時(shí),即熔敷金屬中Al含量為0.27%時(shí),韌性最高；當(dāng)焊材單獨(dú)含Cu時(shí),隨著藥皮中Cu元素含量的增加,焊接接頭抗拉強(qiáng)度逐漸升高,硬度和沖擊韌性則先升高后降低,Cu含量達(dá)到6%時(shí),熔敷金屬中Cu含量為0.95%,此時(shí)韌性最高；當(dāng)焊條藥皮中同時(shí)含有Al和Cu且其總量為8%時(shí),含有2%的Al和6%的Cu的情況下,焊縫金屬?gòu)?qiáng)度及韌性均達(dá)到最高值,此時(shí)焊縫金屬含Al為0.17%,含Cu為0.94%。 硫化氫環(huán)境下的腐蝕試驗(yàn)表明：在電化學(xué)腐蝕環(huán)境下,焊材藥皮單獨(dú)含Al為6%時(shí),X80鋼焊接接頭具有最小的腐蝕傾向,含量為4%時(shí)則具有最低的腐蝕速率,單獨(dú)含Cu為2%時(shí)腐蝕傾向最小,含量為6%時(shí)腐蝕速率最低,若藥皮中Al、Cu總量為8%,含2%的Al和6%的Cu時(shí),焊縫的電化學(xué)腐蝕傾向和腐蝕速率均較低；在硫化氫均勻腐蝕環(huán)境下,隨著藥皮中Al、Cu元素的增加,X80焊接接頭在飽和硫化氫環(huán)境下的腐蝕速率均先降低后升高,焊條藥皮中單獨(dú)Al含量為2%時(shí),腐蝕速率達(dá)到最低值0.4843mm/a,此時(shí)焊縫熔敷金屬中Al含量為0.15%,藥皮中單獨(dú)Cu含量為4%時(shí)腐蝕速率達(dá)到最低值為0.4895mm/a,此時(shí)焊縫熔敷金屬Cu含量為0.67%,若藥皮中Al、Cu,總量為8%時(shí),則在2%的Al和6%的Cu情況下,焊接接頭具有較低的均勻腐蝕速率；在硫化氫氫致開裂試驗(yàn)環(huán)境下,所有試樣觀察面均未觀察到氫致裂紋的產(chǎn)生,當(dāng)焊材藥皮中Al或Cu含量為8%時(shí),焊縫中Al含量達(dá)到0.83%,Cu含量達(dá)到1.16%,均不會(huì)導(dǎo)致材料的抗氫致開裂性能的嚴(yán)重惡化。
【關(guān)鍵詞】：焊材 X80管線鋼 焊接接頭 組織性能 硫化氫
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG407
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 研究背景及意義8
• 1.2 X80管線鋼發(fā)展現(xiàn)狀8-10
• 1.3 管線鋼焊接接頭硫化氫腐蝕10-12
• 1.4 合金元素對(duì)焊接性能的影響12-13
• 1.5 X80鋼焊接材料發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.6 主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 1.6.1 研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.6.2 技術(shù)路線16-17
• 第2章 試驗(yàn)材料與方法17-24
• 2.1 試驗(yàn)材料17
• 2.2 試驗(yàn)方法17-24
• 2.2.1 成分分析17-18
• 2.2.2 金相組織觀察18
• 2.2.3 硬度測(cè)試18-19
• 2.2.4 拉伸試驗(yàn)19
• 2.2.5 沖擊試驗(yàn)19-20
• 2.2.6 電化學(xué)試驗(yàn)20
• 2.2.7 靜態(tài)浸泡試驗(yàn)20-21
• 2.2.8 氫致開裂試驗(yàn)21-24
• 第3章 焊條制備及焊接工藝24-35
• 3.1 藥皮成分設(shè)計(jì)24-30
• 3.1.1 藥皮各組分作用24-25
• 3.1.2 焊縫中合金元素的作用25-27
• 3.1.3 堿性焊條的特點(diǎn)27-28
• 3.1.4 藥皮成分設(shè)計(jì)28-30
• 3.2 焊芯匹配30
• 3.3 焊條制作30-32
• 3.4 焊接工藝設(shè)計(jì)32-33
• 3.5 焊條焊接工藝性能33-34
• 3.6 焊縫形貌34-35
• 第4章 X80鋼焊接接頭組織成分與力學(xué)性能分析35-50
• 4.1 EDS能譜分析35-36
• 4.2 金相組織分析36-39
• 4.3 硬度分析39-42
• 4.4 拉伸試驗(yàn)42-44
• 4.5 沖擊試驗(yàn)44-48
• 4.5.1 沖擊韌性44-46
• 4.5.2 沖擊斷口分析46-48
• 4.6 本章小結(jié)48-50
• 第5章 含硫環(huán)境下X80鋼焊接接頭耐蝕性能分析50-61
• 5.1 電化學(xué)試驗(yàn)50-52
• 5.2 浸泡腐蝕試驗(yàn)52-58
• 5.2.1 浸泡腐蝕速率52-54
• 5.2.2 腐蝕產(chǎn)物膜SEM54-57
• 5.2.3 腐蝕產(chǎn)物膜EDS分析57-58
• 5.2.4 腐蝕產(chǎn)物膜XRD分析58
• 5.3 氫致開裂試驗(yàn)結(jié)果58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-61
• 第6章 結(jié)論61-63
• 6.1 結(jié)論61-62
• 6.2 下一步工作62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加的科研項(xiàng)目69

【參考文獻(xiàn)】

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