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高強度低合金鋼埋弧焊縫成分和顯微組織分布特征

時間:2015-4-13 16:39:44

  高強度低合金鋼(簡稱HSLA鋼),主要是通過鐵水預處理、轉爐精煉、鋼包冶金和連鑄等多步冶金新技術和控軋控冷(TMCP)軋製方法得到,具有超潔淨度、超均勻性和超細晶粒組織的特點。由於TMCP工藝在不添加過多合金元素而使鋼材達到高強度和高韌性,基本上是通過控軋細化奧氏體晶粒和導入加工應變之後的控冷組合起來的相變組織控製和相變組織細化而實現的,因此節約了有限的合金元素資源。HSLA鋼的焊接一直受到廣泛的關注,其中埋弧焊接主要采用的是低碳或超低碳的中、低合金焊絲,相比較普通碳鋼用的埋弧焊接材料,HSLA鋼焊縫區域性能出現的差異更大。本文以X80管線鋼埋弧縫為例,分析其焊縫區的成分和顯微組織不均勻性特征,以期對HSLA鋼埋弧焊接材料的開發研究提供理論和實驗依據。

  實驗用X80管線鋼板和埋弧焊用焊絲成分,鋼板厚度為10mm,焊絲規格為Φ4.0mm。埋弧焊用焊劑為堿性燒結焊劑SJ101-G。采用雙麵焊接,正麵焊完後反麵清根埋弧焊接。焊接工藝參數為:焊接電流450~480A,電弧電壓30~32V,熱輸入2kJ/mm。
  高強度低合金鋼埋弧焊縫區的不均勻性特征為:自熔合區(磷鐵球)至焊縫中心,焊縫金屬由柱狀先共析鐵素體、粒狀貝氏體逐漸轉變為針狀鐵素體;Ce、Ti、Al等合金元素在焊縫中心存在較大程度的偏析,Mn、Ni元素在整個焊縫區的不均勻性程度較小。由於焊縫考慮的是整體性能,因此提高焊縫的力學性能需要改善熔合區的顯微組織結構。根據試驗結果得出啟示,僅僅添加Ce、Ti、Al等難以提高熔合區附近的焊縫強韌性,而適量增加焊縫內成分波動較小的Mn、Ni元素含量,控製熔合區組織相變溫度,以此避免出現高溫鐵素體而生成粒狀貝氏體,這也是提高焊縫整體強韌性的一種選擇。