高Nb管線鋼焊接HAZ組織性能及NbC溶解析出的影響.pdf

1、高Nb管線鋼中，高Nb含量的添加對(duì)焊接HAZ的組織性能和組織中碳氮化物析出的穩(wěn)定性有很大影響，但目前的研究中，缺少有關(guān)高Nb管線鋼焊接HAZ強(qiáng)度和韌性的對(duì)比分析及母材成分對(duì)性能的影響分析。并且Nb的添加對(duì)焊接HAZ中碳氮化物的穩(wěn)定性和奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用尚不明確。
　　本文以高Nb管線鋼為研究對(duì)象，采用Gleeble-3500型熱模擬試驗(yàn)機(jī)及近代分析方法等研究了高Nb管線鋼在焊接過程中焊接工藝、母材成分和組織對(duì)性能的影響規(guī)律、其強(qiáng)

2、韌化機(jī)制以及奧氏體形成及晶粒長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)。從而為高Nb管線鋼焊接熱影響區(qū)的性能控制和安全性評(píng)價(jià)提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論參考。
　　高Nb管線鋼焊接熱影響區(qū)的脆化區(qū)為焊接粗晶區(qū)和焊接臨界區(qū)，并且焊接熱循環(huán)選取20℃/s的冷卻速度可以使焊接HAZ獲得較好的韌性。高Nb管線鋼焊接HAZ中的軟化區(qū)為焊接細(xì)晶區(qū)。高Nb管線鋼的焊接HAZ通過細(xì)晶、固溶、位錯(cuò)和沉淀等機(jī)制實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化，其中細(xì)晶強(qiáng)化在強(qiáng)化機(jī)制中占主導(dǎo)作用。
　　碳當(dāng)量是影響高Nb管線鋼

3、焊接HAZ韌性和強(qiáng)度的最主要因素，相同峰值溫度下，高Nb鋼焊接HAZ的韌性隨碳當(dāng)量的增加而降低，而強(qiáng)度隨碳當(dāng)量的增加而線性增大。在高于0.436 wt.％范圍內(nèi)通過合金設(shè)計(jì)降低碳當(dāng)量有利于同時(shí)獲得優(yōu)良的韌性和強(qiáng)度。但當(dāng)碳當(dāng)量相差較小時(shí)，微合金元素和母材組織對(duì)焊接HAZ的性能也存在很大影響。
　　高Nb管線鋼中，富Nb型析出會(huì)降低富Ti型析出的熱穩(wěn)定性及其完全溶解溫度，并在加熱溫度低于1200℃時(shí)完全溶解。部分富Ti型析出在1350

4、℃時(shí)仍未完全溶解。在冷卻溫度低于1200℃時(shí)析出粗化，但粗化的析出粒子尺寸仍小于100 nm。析出物的演變導(dǎo)致奧氏體晶粒在熱循環(huán)的加熱和冷卻過程中均持續(xù)長(zhǎng)大，并且在溫度高于1200℃的加熱和冷卻過程中長(zhǎng)大速率較大，在溫度低于1200℃的加熱和冷卻過程中長(zhǎng)大速率較小，但其最終晶粒尺寸仍小于80m。
　　高Nb鋼在925℃熱變形后，Nb碳化物在奧氏體中迅速析出，并隨固溶Nb含量的增加，Nb碳化物的析出速率增大，形核率因子n增大。析出N