双面单道埋弧焊管线钢管的力学性能评价与统计相关性研究

发布时间：2020-11-19 21:02

　　 为了评价X70埋弧焊管线钢管的力学性能,对焊接接头和母材的强度、塑性、硬度、韧性以及可焊性进行了评价。结果表明,焊缝熔合区沉淀相的显微组织主要由晶内针状铁素体和晶界块状铁素体组成,其硬度最高而冲击韧性最低;焊接接头的抗拉强度高于母材的抗拉强度。使用相关性和一元线性回归方法对试验数据进行了统计分析,分析结果表明,屈服强度可以有效用于估算母材的抗拉强度和屈强比,决定系数R~2分别约为80%和65%。另外,还可以采用母材的抗拉强度以大约60%的决定系数R~2来预测焊接接头的抗拉强度,预测值与试验数据高度吻合,所提出的模型可以在实践中便捷使用。
【部分图文】：

焊接工艺的成功与否直接取决于焊接结构的力学性能。试验和验收标准均为API SPEC5L。从管体和焊缝截取试样进行力学性能试验，取样位置如图1所示。采用Innovatest Nexus 4500维氏硬度计在焊接接头的不同区域进行HV10测量，载荷保持时间为12 s。采用ROELL AMSLER RKP300标准冲击试验机进行-10℃V形缺口夏比冲击试验，试样尺寸为10 mm×10 mm×55 mm，在母材、热影响区和熔合区分别取样，缺口位置如图1(b）所示。根据API SPEC 5L规定仅对焊接接头进行导向弯曲试验，将焊缝余高去除，然后分别在室温下进行试验以评估其塑性。使用标距50.8 mm的引伸计并由计算机软件Test Expert（版本5.01）进行控制的MOHR&FEDERHAFF AG UPD 60T拉伸试验机在室温下进行拉伸试验。从母材（WP2）和焊缝（WP1）上截取全截面板状试样。2 结果与讨论

宏观金相检查是确定大尺寸缺陷（未焊透、气孔和结晶裂纹）的一种非常有效的技术。焊偏也可以通过此技术检查。焊接接头的宏观金相照片如图2所示。在宏观试样上测量焊接接头的几何特征，结果见表3。从表3可以看出，内焊缝和外焊缝的尺寸均符合API SPEC 5L规范。焊接接头的显微组织如图3所示。从图3(a）可以看出，母材具有X70钢典型的细晶粒多边形铁素体组织，铁素体晶粒的细化既提高了X70管线钢的强度，同时也提高了韧性。

在焊接过程中，填充金属熔化并重新凝固。图3(c）表明焊缝金属为固有的粗晶粒组织，主要由晶内针状铁素体（AF）和晶界块状铁素体（GBF）组成。在奥氏体冷却过程中，GBF是在柱状奥氏体晶界上的先析出相。但是，非金属夹杂物的存在有利于针状铁素体的形核。针状铁素体被广泛认为是理想的显微组织。由于针状铁素体的晶粒取向随机性能够起到阻止裂纹扩展的作用。这类组织具有高硬度和高强度的特征。热影响区位于熔合线与未受影响的母材之间，包括粗晶粒热影响区（CGHAZ）和细晶粒热影响区（FGHAZ）（见图3(b）和（d））。与熔合线紧密相邻的HAZ承受了更大的热输入，因此该区域的晶粒相比母材接触区域的晶粒更加粗大。总体而言，两种热影响区组织均主要是贝氏体（B）及很少量的准多边形铁素体（QPF）晶粒。2.3 统计分析
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本文编号：2890439