高强管线钢管焊接热影响区产生裂纹的原因

高强管线钢管焊接热影响区产生裂纹的原因

高强管线钢管焊接热影响区产生裂纹的原因

检测表明，HAZ 粗晶区具有明显的组织不均匀性，焊趾焊根处存在应力集中。当焊接工艺不合理，或母材中夹杂物数量较多、形态及分布不均匀时，裂纹易在焊趾处靠近熔合线的HAZ 中形成。裂纹起源处的组织为粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体组织; 贝氏体铁素体上的MA 岛尺寸较大，且有尺寸较大的夹杂物存在。因此，提高母材的纯净度、降低夹杂物含量、优化焊接工艺使HAZ 获得细小均匀的组织，才可有效避免裂纹的产生。基体上MA 岛的形态和分布是影响HAZ 粗晶区性能的主要因素，粗大的MA 岛易使裂纹启裂。焊接热输入越大，越容易形成边界形核铁素体，使MA 岛硬度增加，裂纹越容易沿着MA 岛与基体的交界处形核和开裂。另外，在焊接残余应力、越来越高的工作压力及复杂输送介质作用下，高强管线钢焊接接头很容易产生应力腐蚀裂纹和氢诱导裂纹。焊缝金属中的针状铁素体及由于适量的Ti 添加形成的弥散的含钛碳氮化物有可能成为氢的捕获点，有助于防止在酸性环境中裂纹的产生。但如果焊缝金属中Ti 或Mn 含量过多，则在冷却过程中会形成较多的贝氏体或MA 岛，造成硬度增加，极易形成应力腐蚀裂纹和氢诱导裂纹裂纹。Al 及Si 的氧化物夹杂与基体之间通常存在缝隙，易成为氢诱导裂纹的起源，而氧化铝夹杂易造成应力腐蚀裂纹形核。对裂纹附近的显微组织观察表明，夹杂物与基体界面处、铁素体基体

与MA 岛界面处、MA岛内部以及原始奥氏体晶界是裂纹形核的主要位置。

根据上述分析，可以采取以下控制管线钢焊接裂纹的措施：1）提高母材的纯净度，降低夹杂物含量，并严格控制母材的成分，控制碳当量低于0. 23% 以保证材料具有较低的冷裂纹敏感性。2）采用Ti 微合金化，生成的TiN 粒子具有较好的钉轧奥氏体晶界作用。同时，利用氧化物冶金方法，在钢中形成大量的Ti2O3、TiO2、TiO等粒子，可作为晶内铁素体的形核核心，在奥氏体内部形成针状铁素体，把原始奥氏体分割成小区域，有效细化之后形成的贝氏体组织，从而大大地提高HAZ 的冲击韧性