S690QL焊接熱影響區(qū)組織與韌性研究.pdf

1、現(xiàn)前石油勘探與開(kāi)發(fā)推進(jìn)深海戰(zhàn)略已是大勢(shì)所趨,由此深海鉆井裝備的高參數(shù)化設(shè)計(jì)需求給予高強(qiáng)鋼廣闊的應(yīng)用空間。本文試驗(yàn)研究用鋼S690QL作為后期海工項(xiàng)目中樁腿主體鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)母材,為評(píng)估其焊接熱影響區(qū)組織韌性,本文利用熱模擬技術(shù)研究了模擬焊接熱循環(huán)對(duì)高強(qiáng)鋼S690QL焊接熱影響區(qū)組織和韌性的影響,著重分析了一次及二次熱循環(huán)下淬火粗晶區(qū)(CGHAZ)組織轉(zhuǎn)變與韌性的關(guān)系。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明,S690QL鋼在一次熱循環(huán)峰值溫度為1150℃

2、及1350℃下的淬火粗晶區(qū)嚴(yán)重脆化,該區(qū)沖擊功隨冷卻時(shí)間t8/5不同均處在28-41J較低的范圍,已接近
　　S690QL母材-40℃韌性指標(biāo)下限值27J,沖擊功隨t8/5的變化幅度較小也表明一定范圍的熱輸入變化對(duì)S690QL鋼粗晶區(qū)韌性影響程度較小。除淬火粗晶區(qū)外,其它不同峰值溫度及t8/5下各模擬熱影響區(qū)并未出現(xiàn)明顯脆化現(xiàn)象,各區(qū)平均沖擊功均在100J以上。
　　S690QL鋼模擬CGHAZ的組織隨t8/5延長(zhǎng)逐漸由粗化

3、的板條馬氏體漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l馬氏體+板條狀貝氏體的有機(jī)組合,再到最終的上貝氏體。一次峰值溫度1150℃時(shí)除原奧氏體晶粒有所細(xì)化外,不同t8/5下組織類型與1350℃時(shí)基本相同。t8/5為10s及20s時(shí)組織中粗化的板條馬氏體、結(jié)晶位向呈平行生長(zhǎng)的板條狀貝氏體、晶界及板條間M-A組元是促使韌性惡化的主要因素;t8/5為40s時(shí)有效晶粒尺寸較大的上貝氏體組織及晶界間和貝氏體鐵素體(BF)間碳化物不均勻析出聚集是引起脆化的主要因素。此外,S690

4、QL模擬CGHAZ區(qū)段內(nèi)原奧氏體晶粒大小隨峰值溫度的變化對(duì)該區(qū)韌性影響程度較小。
　　S690QL一次CGHAZ經(jīng)歷不同峰值溫度的二次熱循環(huán)后,組織低溫韌性未明顯改善。板條馬氏體的粗化及板條間碳化物進(jìn)一步析出聚集是二次峰值溫度1350℃時(shí)模擬未變?cè)贌岽志^(qū)韌性惡化的主要原因,而二次峰值溫度1150℃時(shí)產(chǎn)生脆化主要與上貝氏體的形成有關(guān);二次峰值溫度950℃時(shí)模擬過(guò)臨界再熱粗晶區(qū)由于原奧氏體晶粒的細(xì)化及板條馬氏體與下貝氏體的復(fù)相組織的