高压厚壁X70海底管线钢焊接热影响区组织与耐蚀性研究

发布时间：2020-06-10 19:31

【摘要】：高压厚壁X70管线钢具有较高的强度、韧性以及良好的焊接性和抗深水压溃能力,是目前国内最高级别的海底管线钢,已成功应用于我国南海深水油田的开发。在深海环境下,海底管道面临着低温、高压、强腐蚀等恶劣的服役条件。其中,焊接区域的腐蚀是管道失效最重要的形式之一,容易导致管道泄漏、爆裂等失效,从而造成严重的经济损失和环境污染。目前有关高压厚壁X70管线钢焊接区域耐蚀性的研究较少见诸报道,因此有必要对高压厚壁X70管线钢焊接热影响区组织和耐蚀性进行系统研究。本文首先对大线能量焊接下的高压厚壁X70管线钢焊接接头不同区域的组织和耐蚀性进行研究,对比分析焊接接头耐蚀性的薄弱区;然后针对耐蚀性薄弱区探究了大线能量下不同高温停留时间和不同冷却时间对粗晶热影响区组织和耐蚀性的影响,并以耐蚀性的角度分析得到合适的焊接线能量。主要成果及结论如下:(1)研究了工业条件下大线能量埋弧焊X70管线钢焊接接头不同区域的显微组织和在3.5wt.%NaCl溶液耐蚀性,确定焊缝中心组织以晶粒细小的针状铁素体为主,粗晶区以粗大的粒状贝氏体和多边形铁素体为主,而细晶区均为细小的多边形铁素体。热影响区腐蚀倾向高于焊缝和母材,是焊接接头耐蚀性的薄弱环节。(2)研究了大线能量下X70管线钢焊热影响区组织和耐蚀性,发现过热区组织以晶粒粗大的多边形铁素体和粒状贝氏体为主、相变重结晶区主要为均匀细小的多边形铁素体、部分重结晶区形成了粗大的针状铁素体和多边形铁素体,时效脆化区组织由细小均匀的针状和多边形铁素体组成。X70管线钢不同焊接热影响区耐蚀性顺序为:相变重结晶区时效脆化区过热区不完全重结晶区。(3)研究了不同高温停留时间t_m下X70管线钢粗晶热影响区组织和耐蚀性,发现组织均为粒状贝氏体和准多边形铁素体,原奥氏体晶粒尺寸随高温停留时间的增加而增大。在3.5wt.%NaCl溶液中,高温停留时间越长,粗晶热影响区耐蚀性越差。(4)研究了不同冷却时间t_(8/5)下X70管线钢粗晶热影响区组织和耐蚀性,发现随冷却时间t_(8/5)增加,粗晶热影响区组织板条状贝氏体逐渐向粒状贝氏体转变,并开始形成铁素体,M/A组元逐渐粗化。组织不均匀和晶粒长大导致粗晶热影响区的耐蚀性变差。因此,合适的焊接线能量范围为82.90-89.83 kJ/cm,此范围内CGHAZ的耐蚀性较好。
【图文】：

管线钢,历程,微合金,绪论

第一章绪论纪 90 年代，埃克森美孚石油公司开始研究和应用 X120 管线钢，充分利用微合金如 Cu、Ni、Mo、Nb、V、Ti 等的析出强化、固溶强化以及细晶强化作用，，将碳当量提高到一定水平后采用优化控制轧制+超快冷技术（淬火）技术，获得贝氏体+马氏体（M/A 岛）组织，达到 X120 管线钢的性能要求[11-15]。

示意图,焊缝热影响区,示意图

图 1-2 焊缝热影响区分布示意图Fig. 1-2 Heat affected zone of pipeline steel响区的四个区域形成过程为：）过热区：也叫粗晶区（CGHAZ，CoarseGrainedHeat AffectedZone）100℃到固相线之间的温度范围，在此温度范围内的奥氏体处于过热状长大，并在之后的冷却过程中容易形成粗大的不平衡组织而大大降低管线钢焊接接头力学性能最薄弱的环节；）相变重结晶区：又称细晶区（FGHAZ，FineGrainedHeat AffectedZ中峰值温度在 Ac3~1100℃范围内，此时晶粒发生了相变再结晶过程且却下来，使得晶粒细化。因此该区域的韧性比母材更好，在焊接热影综合力学性能最好；）部分重结晶区：又称临界区（ICHAZ，IntercriticalHeat AffectedZon
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.1;TE973.92

【参考文献】