X80线钢焊接连续冷却转变曲线的研究

ｓ ｓ ｅ ｔｂ ｌ ｙ ｔ ｏｄ ｃ ａ ｋ ｏ ０ Ｐｉ ｅ ｉ ｔ ｅ ｒ ｄ ｅ ｙ Ｓ ｏ ａ ｇ ａｅ ｆｉｌ ｏ ｕ ｃ ｐ ｉ ｉｉ ｏ ｃ ｌ ｒ ｃ ｆＸ８ ｐ ｌ ｔ ｎｅ Ｓ ｅ ｌｐ ｏ ｕｃ ｄ ｂ ｈ ｕｇ ｎ ｒ ａｒｙ ｌｗ． Ｋｅ ｒ ｓ Ｘ８ ｙ Ｗｏ ｄ ０， ｔ ｅ ｍａ ｉ ｌ ｔ ｎ，ｃ ａｓ ｒ ｉ ｅ ｔａｆ ｃ ｏ ｅ， ｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ｏ ｌｎ ｒ ｎ ｆｒ ｉｇ ｈ ｒ ｌｓｍｕ ａｉ ｏ ｏ ｒｅ ｇ ａ ｎ ｈ ａ ｆｅ ｔｚ ｎ ｏ ｔｎ ｏ ｓ ｃ ｏｉ ｇ ｔａ ｓｏ ｎ ｍ
转变完成温度 ； ￥ － ８０℃ 降到 ５０℃ 所需时间；Ｈ ｌ 载荷为 ｌ ｋ 的维 氏硬度 ；Ｍ 马氏体 ； － ｔ５从 ０ ／ ０ Ｖ０ 一 ０ ｇ 一 Ｂ 贝氏体 ； － Ｆ 铁素体 ；ｐ 珠光体 －
图 ３ 首钢 Ｘ ０热轧板卷 焊接 连续冷 却转 变 曲线 Ｓ
１ ｏ ０
零
艺 特征 参 数 ｔ 为 ５～ ０ ２５ ０Ｓ的组 织 变 化规 律 。 在 常用 １ ０～１０ｓ 件下 ，选用 下限 ￡５ 行 ０ 条 ８进 ／ 焊接 时得 到贝 氏体 和马 氏体 组 织 ，选 用 ｔ 上 限 和 中限进行焊接 时得 到贝 氏体组织 。 ２ ）随着 焊 后 冷 却速 度 的 降 低 ，模 拟 焊 接粗
鱼 量 ： ： ： ． ！ ： ！ 适量 适量 适量 重量 适量 丝量 ： ！ ： 竺！ ！ 坠 ： Ｑ 竺 ：
注 ： ：Ｃ＋Ｍｎ６＋（ ｉ ｕ ／ ５＋（ ｒ Ｃ ／ Ｎ ＋Ｃ ） １ Ｃ 十Ｍ０＋ ／ ，Ｊ ＝ｃ十（ ｖ） ５ ） Ｍｎ＋Ｃ ｕ十Ｃ ）２ ｒ／ ０＋Ｓ／０十Ｎ／０＋Ｍ ／ ５＋Ｖ １ ５ 。 ｉ３ ｉ ６ ｏ１ ／ ０＋ Ｂ
环下 获得 的组 织 类 型 ，得 到 首 钢 Ｘ ０热 轧板 卷 Ｓ 焊接 连 续 冷 却 转 变 曲 线 （ Ｈ Ｃ Ｔ 如 图 ３所 Ｓ —Ｃ ） 示 ，焊 接特 征参 数 与 焊接 热 影 响 区 （ Ａ Ｈ Ｚ） 组织组 成关 系如 图 ４所示 ，ｔ 与 Ｈ Ｚ硬度 的关 Ａ
系如 图 ５所示 。
由图 ２— ５可见 ：
３ 试验方法和设备
设 计 了 ｌ 不 同 冷 却速 度 对 应着 不 同焊 接 ０种
特征 参 数 ０ （ ８０ ｃ 降 到 ５０ 从 ０ Ｃ ０
所 需 时
间） 。采用 Ｇｅｂｅ２ ０ ｌｅｌ－０ ０热模拟 机对 试样进 行 ｔ５ ８ ／
由图 ２可见 ，ｔ 在 １ 内时 ，组 织 主要 ０ｓ以
为 马 氏体 ；随着 ｔ 的延 长 ，组 织 中依 次 出 现板 条状 贝 氏体 、粒 状 贝 氏体 和 针 状铁 素 体 ；当
图 １ １． ｍ 厚 Ｘ ０热轧 板卷 的金相 组 织 ８４ｍ ８
为 ２５０ｓ ，组织 虽 仍 以粒状 贝 氏体 和针 状 铁 ０ 时 素体为 主 ，但 出现 了大量粒度 不均 匀的准 多边形 铁素体 和极少 量 的珠 光体 。 根 据不 同 热循 环 条 件 下模 拟 试 样 的金 相 组 织 、维 氏硬度和 相变点 （ 见表 ５ 确定 每一 热循 ）
氮 等 杂 质 元 素 含 量 ，以提 高 钢 的 洁净 度 ，确 保
Ｘ ０热轧板卷具有 高强度 和高韧性 的综 合性能 。 ８ Ｊ 随机选 取 的试 样为 首钢迁 钢公 司生 产 的某 炉 １ ． ８４ｍｍ厚 Ｘ ０热轧板 卷 ，其 化学成分 和力学 性 ８ 能分 别见表 ３ ，金相组 织见 图 １ ，４ 。
接粗 晶热影响 区组织变化规 律。结果表明 ，首钢生 产的 Ｘ ０管线钢 淬硬倾 向和冷裂敏感性 均较 低。 ８
关键词
Ｔｈｅ Ｃｏ ｔｎｕｏ ｓ Ｃｏ ｌｎ ａ ｓ ｏ ｍ ｉ ｎｉ ｕ ｏ ｉ ｇ Ｔｒ ｎ ｆ ｒ ｎｇ Ｃｕｒ ｅ ｏ ０ Ｐｉ ｌｎ ｔ ｅ ｖ ｆＸ８ ｐｅｉ ｅ Ｓ ｅ ｌ
轧板 卷 的化学 成 分及 力学 性 能分别 见表 １ 。 ，２
％
程 全部 采 用 Ｘ ０管 线 钢 ，正 在 建 设 的 西 气 东 输 ７
二线工 程 干线 全部 采 用 Ｘ ０管线 钢 。 目前 ，Ｘ ０ ８ ８
管线钢作为新一代高性能管线钢 已进入规模化应
表 １ Ｃ Ｙ ＧＪ １ １ ２ ０ 中规 定 的 Ｘ ０热 轧 板 卷 化 学成 分 Ｓ Ｘ ０ ０ — ０ ７ ８
ＣＨＥＮ ｎ ｉ ｇ ＸＵ ａ ｇ ｏ ｇ Ｙａ ｑ ｎ Ｌｉｎ ｈ ｎ
（ ｈ ｅｅｒｈ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｔ ｅＲ ｓａｃ ｎｔｕｅ ｆ ｃｎ ｌ ） ｉ Ｔ ｇ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｏ ｔｎ ｕ ｏ ｌｎ ｒ ｎｓｏ ｍ ｉ ｇ ｅ ｒ ｅ ｏ ０ ｓｒ ｃ ｅ ｃ ｎ ｉ ｕｏ ｓ ｃ ｏｉ ｇ ｔａ ｆ ｒ ｎ ｕ ｖ ｆ Ｘ８ Ｐｉｅ ｉ ｅ Ｓ ｅ ｌ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｂ ｈ ｕ ａ ｇ ｐ ｌｎ ｔ ｅ ｅ ｅｏ ｅ ｙ Ｓ ｏ ｇ ｎ
ｌｒ １
为 降低单 位 流量 输送 管道 的建 设 费用 和运 行
成本 ，高钢 级和 大 口径管 线 已经成 为 管道 输送 油 气发 展 的必然 趋 势 。在 发 达 国家 ，２ ０世 纪 ６ ０年
用 阶段 。
１ Ｘ ０热 轧板卷的技术条件 ８
西 气东输 二 线是 目前 世 界上距 离 最长 、 口径
表 ４ 厚 １ ． ） ０热轧板卷 的力学性能 ８ ４ ｍｍ （ Ｂ
注 ： 为规定 非比例延伸强度 ，Ｒ Ｒ 。为屈服强度 。
４ Ｘ ０管 线 钢 焊 接 ８ 连续冷却转变 曲线
ｌ． ｌ厚 Ｘ ０热 轧板卷 不 同 ｔ 下 的金相 ８ ４ｍｉ ｌ ８
组 织见 图 ２ 。
Ｍ 马氏体 ； 一 氏体 ；Ｆ 铁素体 ；Ｐ 珠光 一 Ｂ贝 一 一
图 ４ 焊接 特征 参数 ￡ 与 ＨＡ Ｚ组 织组成 的关 系
现象 ；在 ｔ ０ 较 大焊接热 循环 条件 下 ，模 ８ ≥１０ｓ ，
拟焊接粗 晶区的维氏硬度 Ｈ 略低于母材 ，存 Ｖ。 在轻 微 的软 化现 象 。
Ｘ ０管 线 钢 焊 接 连 续 冷 却 转 变 曲线 的研 究 ８
陈延清 许 良红
（ 术研 究院 ） 技
摘 要 采用焊接热模 拟技术测定 出首钢研发 的 Ｘ ０管线钢焊 接连续冷却 转变 曲线 ，总结 出 Ｘ ０管线 钢焊 ８ ８
Ｘ ０ 热模拟 ８ 粗 晶 热影 响 区 连 续 冷 却 转 变 曲 线
最大 、壁厚 最厚 的输 气管 线 ，代 表着 世界 上 最 高
冶金 、制 管 和管道 建设 水平 的全 面发展 ；西气 东 输二 线工 程 的启动 ，使 我 国管 道建设 达 到 了 国际 领先水 平 。 随着 国 内油 气管 线 的延 长和 压力 的提 高 ，促 使 Ｘ ０ ８ 级 管线 钢 成 为 干 、支 线 油 ７ 、Ｘ ０钢
ｗ ｓ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ｂ ｈ ｒ ｌｓ ｌｔ ｄ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｈ ａ ｉｔ ｎ ｒ ｌ ｆｔ ｅ ｍｉ ｒ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｆ ｏ ｒｅ ａ ａ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅ ｍａ ｉ ａｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ ｔ ｅ ｖ ｒａｉ ｕ ｅ ｏ ｃ ｏ ｔ ｔ ｒ ｓｏ ａ ｓ ｍｕ ｏ ｈ ｕ ｃ
１ 随着 ｔ 的增 大 ，也 就是 焊 接 热输 入 的 ） 增 加 ，焊 后冷却 速度 由快变慢 ，Ｘ ０管 线钢 焊接 ８
＼
｛ 赵
赠
时 间 ／ ｓ
Ａ 加热过程中开始形成奥氏体的温度 ；Ａ 一 。 一 。 加热过程中所有铁素体全部转变为奥氏体的温度 ；
一 马氏体开始转变温度； 一 马氏体
气管线 的主流 管线 钢 。 已建 成 的西气 东 输一 线 工
级别的管道建设水平 ，工程要求干线一类地区全 部采 用 壁 厚 为 １ ． ｍ 的 Ｘ ０螺 旋 焊 管 ，且 ８４ ｍ ８
Ｘ ０热 轧板卷 的屈 服 强度 不低 于 ５ ５ ＭＰ ，抗 拉 ８ ５ ａ 强度 不 低 于 ６ ５ＭＰ ， 一 ０℃ 冲 击 吸 收功 ３个 ２ ａ ２
注 ：Ｒ ｎ 为规定 非比例延伸强度 ，Ｒ 为抗拉强度 ，Ａ为断后伸长率 。 ２
机 制研 制 Ｘ ０热轧 板卷 ，同时降低碳 、磷 、硫和 ８
２ 试验用钢的化学成 分及性能
为 满 足 西 气 东 输 二 线 工 程 需 要 ，确 保 首 钢
Ｘ ０热 轧 板 卷 综 合 性 能 及 焊 接 性 ，首 钢 采 用 高 ８
参 考 文 献
１ 高惠临．管线钢组织、性能 、焊接行为 ．陕西 ：陕西
接特征参数 ｔ５ Ｈ Ｚ维氏硬度的关系 Ｂ与 Ａ ／
】 Ｄ
ｚ ｓ
蠢 ｏ
鑫６ ０
簧４ ｏ
２ ｏ
Ｏ １
１ｏ ｏ
１ｏ ｏ ｏ
晶区的维 氏硬度逐渐降低。在 ￡ 常用 ｌ — ０ ０ １０ｓ
条件下 进行 焊接 ，模 拟焊 接粗 晶热影 响区 的维 氏
硬度 Ｈ 高 于 母 材 或 与母 材 相 当 ，不存 在 软 化 Ｖ。
ｇ ａｎ ＨＡＺ ｏ ０ Ｐｉ ｅ ｉｅ Ｓ ｅ ｌ ｗａ ｂ ａｎ ｄ． Ｔｈ ｅ ｕ ｔｉ ｉａ ｅ ｈ ｔｔ ｅ ｈ ｒ ｅ ａ ｉｉ ｎ ｈ ｒ ｉ ｆ Ｘ８ ｐ ｌｎ ｔ ｅ ｓ ｏ ｔｉ ｅ ｅ ｒ ｓ ｌ ｎｄ ｃ ｔｓ ｔ ａ ｈ ａ ｄ ｎ ｂ ｌｔ ａ ｄ ｔｅ ｙ
％
Ｃ ｒ Ｔ ｉ Ａｔ Ｉ Ｃｑ Ｐ
Ｎ— ｂＭｏ成分 设 计 体 系 、贝 氏体 控 制 技 术 和 强 化
表 ３ １ ． ８ ４ ｍｍ 厚 Ｘ ０ 热 轧 板卷 的化 学 成 分 ８
成 分 ｃ Ｓ ｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｍｏ Ｎ ｂ Ｎ ｉ Ｖ
垡坌
含量
！
！
！
！
± 里
≤Ｏ １ ．５
≤０ ０ ≤Ｏ ４ ≤ １８ ．９ ．２ ． ５≤Ｏ ０ ２≤０ ０ ５ ≤Ｏ １ ≤Ｏ ０ ≤Ｏ ０ ５ ≤Ｏ５ ≤Ｏ ３ ≤Ｏ ４ ≤０ ３ ≤Ｏ ０ ．２ ．０ ．ｌ ．６ ．２ ．０ ．５ ．５ ．０ ．６
陈延清 ：２ １ ０ ０年毕业 于天津大学 ，博士 ，现在技术研究院从事金属焊接性 研究和焊接材料开发工作 ，高级工程师 。收￣／ ００ ０ －１ ２ １ —５ ３
试 样 平均 值 不 低 于 ２０Ｊ ４ 、单 个 试 样 不 低 于 １０ ８ Ｊ ，室温 组织 要 求 达 到 以贝 氏体 为 主 的针 状 铁 素 体 组 织 。Ｑ Ｓ Ｊ １ １ ２０ 《 气 东 输 二 线 ／ Ｙ Ｇ Ｘ０ ０－ ０７ 西 管道 工程 用 热 轧 板 卷 技 术 条 件 》 规 定 的 Ｘ ０热 ８
代油 气 管 道 用 钢 一般 采 用 Ｘ ２钢 级 ，７ ５ ０年 代 普
遍采 用 Ｘ ０～Ｘ ５钢 级 ，近 年来 以 Ｘ ０ ８ ６ ６ ７ 、Ｘ ０钢 级为 主 。 。我 国油 气 管 线 的建 设 起 步 较 晚 ，但 １Ｊ 发展 迅速 ，西 气东 输一 线工 程 的建设 带 动 了我 国
热模 拟试 验后 ，用 Ｄ ００ 光 学 显 微镜 观 察 金 Ｍ４０ Ｍ
相组 织 ，用 维 氏硬 度 计 测 定 维 氏 硬 度 ，用 Ｆｒ ｏ－ ｍ ｓ ｒＤ ｇ ａ 全 自动相 变 仪 测 量 ａｔ － ｉ ｔ ｏ ｉｌ 铁 素体 全部 转变 为奥 氏体 的温度 ） 。 （ 样 在 加 试 热过程 中开始形 成 奥 氏体 的温 度 ） 和 Ａ （ 所有