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目录第一章绪论11.1选题背景11.2课题研究目的和意义21.3管线钢的研究进展31.4管线钢的研究现状和发展趋势41.4.1 管线钢的发展趋势41.4.2 管线钢的组织结构的变化41.4.3管线钢的国内外研究现状61.5焊接热影响区的组织性能特点及其研究现状81.5.1 管线钢焊接热影响区的组织转变特点81.5.2 管线钢的HAZ组织分布91.5.3 HAZ的性能分布101.5.4 管线钢的焊接热影响区研究现状101.5.4 管线钢焊接热影响区的粗晶区局部脆化现象12 1.6本文的研究内容14第二章试验材料及方法152.1试验材料152.2试验方法152.2.1 热模拟试验152.2.2 夏比冲击试验202.2.3 硬度试验212.2.4 显微组织分析实验22第三章X100管线钢热影响区的组织性能研究233.1热模拟试验233.2硬度试验243.3冲击试验253.4显微组织分析26第四章结论28参考文献29致谢31第一章绪论1.1选题背景石油天然气是国民经济的重要战略物资。
能源需求的增长加上能源结构的优化调整，带动了石油天然气工业的全面发展。
至2030年全世界天然气的需求量将翻一番。
今后10~15年，全球总能源消耗将比现在增加60%左右，其中天然气消耗将翻一番。
天然气需求的增长主要集中在北美、欧洲和经济迅速发展的亚洲。
从地域上来看，用户主要在工业发达的城市地区，而油气田则大部分在极地、冰原、荒漠、海洋等偏远地带。
因而作为石油和天然气的一种经济、安全、不间断的长距离输送工具，油气输送管道在近40年得到了巨大的发展，这种发展势头在未来的几十年中仍将持续下去。
预计今后10~15年内，我国共需各类油气输送钢管1000×104t左右(不包括城市管网)[1]。
油气输送管发展的动力来自于两个方面。
其一是世界石油工业的发展。
随着极地油气田、海洋油气田和边远油气田的开发，对输送管提出了越来越高的要求。
预热温度对X100管线钢焊接性的影响0 序言X100管线钢是一种低碳微合金高强度管线钢，基体组织为粒状贝氏体，具有超高的强度和良好的韧性，是中国目前管线建设研究较为新型的钢种之一[1]. 由于X100管线钢强度高、合金成分复杂，所以其焊接性较差. 同时随着管线钢强度级别的升高，在焊接过程中会面临一些新的技术难点，如环焊问题、焊接接头的冷裂纹敏感性、强度匹配、热影响区软化以及现场焊接工艺的制定等[2].正是由于X100管线钢具有超高的强度以及复杂的合金成分，使其在经历焊接热循环后内部的晶粒容易变得粗大同时容易出现淬硬组织，导致焊接接头处的组织及性能发生了显著的变化. 通常，在实际的现场施工中对母材采用预热的方法来避免高强度管线钢在焊接过程中所出现的问题. 文中主要采用插销试验法、HAZ区最高硬度法测定了试件在不同预热温度下临界断裂应力σcr以及焊接HAZ区硬度(HV10)，并通过金相组织、断口形貌等分析手段，综合研究预热温度对X100管线钢焊接性的影响，从而为制定合理的焊接工艺提供理论依据.何良诸走到最前面一节车厢，插身座席内，扒窗户望，看见了，有几百号人，拦住火车，净是些老头老太太，衣裳打满补丁。
人群后面，有几个四五十岁的人，扯着横幅：“我们要吃饭！”“我们要干活！”1 试验方法试验选用某钢厂生产的X100管线钢为研究对象，其化学成分和常规力学性能见表1，其中碳当量(Ceq)按式(1)计算，即冷裂纹敏感系数(Pcm)按式(2)计算，即在英格兰权力压迫时期，少女自始至终都用盖尔语而非统治阶级所要求的英语在吟唱，她表现出一种强烈地对凯尔特文明的坚守态度。
钱冠连在《语言：人类最后的家园》中指出，如果一个国家的语言消失，那么文明也会紧随其后地灭亡，由此维护母语对保存文明有着生死攸关的意义[33]。
作为凯尔特的民族悲歌，《孤独的割麦女》“代表了浪漫主义时期苏格兰的一个紧要关头，代表了苏格兰有意无意的一场文字反击”[29]，少女对文化暴力的强烈抗争令诗人产生情感波动:组织为粒状贝氏体及少量多边形铁素体的混合组织，试板尺寸300 mm×200 mm×14.8 mm. 试验所用的焊接材料是纤维素焊条E9010-G，烘焙温度为80 ℃，烘焙时间为1.5 h，其熔敷金属的化学成分及力学性能见表2. 焊接工艺参数为焊接电流120 A，焊接电压25～35 V，焊接速度150 mm/min.试验采用断裂准则. 试样采用环形缺口，插销圆柱直径为8.0 mm，缺口角度为40°，试样长为110 mm.对X100管线钢进行80，120，160 ℃三种预热温度，并在西安交通大学自主研制的ICT-10型试验机上进行插销试验，以24 h不断的最大应力为临界断裂应力. 试验结束后，将其断口进行处理，并在JSM-6390A型扫描电镜上进行不同预热温度条件下断口形貌观察分析；金相组织在RECHARTMEF3A型光学显微镜上进行光学显微组织分析；HAZ硬度在HSV-50型维氏硬度计进行测定，所用载荷为10 kg.2 试验结果及分析2.1 临界断裂应力试验结果及分析通过试验测出在80，120，160 ℃三种不同预热温度下X100管线钢的临界断裂应力σcr，试验结果见表3，关系曲线如图1所示.表1 X100管线钢化学成分(质量分数，%)和力学性能Table 1 X100 pipeline steel chemical composition and mechanical propertiesC Si Mn P S Ni Cr Cu Nb V Ti Mo Al B 0.07 0.27 1.7 0.0070.002 0.28 0.35 0.26 0.08 0.03 0.019 0.36 0.04 0.000 4碳当量Ceq冷裂纹敏感系数Pcm 屈服强度ReL/MPa 抗拉强度Rm/MPa 断后伸长率A(%) 屈强比ReL/Rm 0.522 0.228 763 890 20.7 0.857 表2 E9010-G焊条熔敷金属化学成分和力学性能Table 2 Chemical composition and mechanical properties of E9010-G electrode deposited metal表3 不同预热温度条件下的临界断裂应力Table 3 The critical fracture stress under the conditions of different preheating temperature80 25 600 120 25 710 160 25 800图1 不同预热温度下临界断裂应力与断裂时间关系曲线Fig.1 Curve of critical fracture stress and fracture time under different preheating temperature由表3、图1可以看出，在其它试验条件相同的情况下，当X100管线钢预热温度T0为80 ℃时，临界断裂应力为600 MPa；预热温度T0为120 ℃后，临界断裂应力为710 MPa，基本接近母材屈服强度的水平；随着预热温度的进一步升高，当预热温度T0为160 ℃时，临界断裂应力提高到800 MPa.可见，随着母材预热温度T0的升高，X100管线钢临界断裂应力逐渐增大. 由表1得X100管线钢的屈服强度Rm为763 MPa. 张文钺等人[3]通过研究表明：当σcr大于0.75Rm(573 MPa)时，表明材料对冷裂纹不敏感且具有良好的抗冷裂纹能力. 而三种预热温度下的临界断裂应力均高于0.75Rm(573 MPa)，即焊接性良好.这是由于当对X00管线钢进行预热时，随着预热温度的升高，改变了焊接热循环曲线，焊接接头的冷却速度逐渐降低，使得延长了t8/5，t100，tH，即延长了焊接接头在高温区的停留时间，加速了扩散氢从焊接接头的逸出，同时在焊接热影响区氢出现峰值含量的时间缩短，从而降低了焊接接头中扩散氢的含量，焊接接头处不易产生冷裂纹，使得X100管线钢临界断裂应力σcr增大.2.2 HAZ 硬度试验结果及分析通过试验测出在80，120，160 ℃三种不同预热温度下，X100管线钢的HAZ硬度值(表4)，关系曲线如图2所示.由表4、图2可得，在相同的试验条件下，当预热温度为80 ℃时，热影响区最高硬度为316 HV10；当预热温度为120 ℃时，热影响区最高硬度为291 HV10；当预热温度为160 ℃时，热影响区最高硬度为275 HV10. 总体来看热影响区冷裂倾向较小. 随着预热温度的增加，X100管线钢HAZ硬度值越来越低. 这是由于当对X00管线钢进行预热时，随着预热温度的升高，焊接接头的冷却速度逐渐降低，从而使得组织淬硬性下降，粗晶区中板条马氏体组织比例明显降低，粒状贝氏体逐渐形成、增多，并且伴有细小的针状铁素体. 组织特征为平行的板条，板条间有小角度晶界，M-A组元呈针状分布在板条束界和板条晶界之间，使得热影响区的硬度下降.同时试验所得HAZ最高硬度值均低于国际焊接学会(IIW)提出的产生冷裂纹的临界硬度350 HV10，也低于根部裂纹开裂的临界硬度值330 HV10[4]. 因此，对X100管线钢进行适当温度的预热可以降低冷裂敏感性即焊接性良好.第三，阿姨学历普遍不高，大多数是初中毕业，一小部分是高中毕业，而且远离课堂很多年，学习能力普遍不强，记忆力甚至也不是很好。
热影响区组织变化对焊接质量的影响摘要：焊接热影响区在不同温度下组织结构不同，对焊接接头质量影响不同关键词：热影响区；组织；焊接质量引言：早些年代人们认为焊接质量的好坏取决于焊缝而忽略了焊接热影响区。
但是随着科学技术和生产规模的发展，要求高参数、大容量的成套设备在不断增多，各种高温、耐压、耐蚀、低温的容器、深水潜艇、宇航装备以及核电站锅炉、管道等也不断建造。
因此所用的金属材料自然就被各种高强钢、高合金钢以及某些特种金属所代替。
人们逐渐发现焊接的质量不仅决定于焊缝同时也决定于热影响区。
焊接是一个不均匀加热和冷却的过程，也可以说是一种特殊的热处理。
从而使影响区造成不均匀的组织和性能，同时也会产生复杂的应力应变。
焊接热影响区的组织分布对于一般常用的低碳钢和某些低合金钢（不易淬火钢），在焊接热影响区根据组织上的特征，可分为以下四个区（一）熔合区即焊缝与母材相邻的部位，又称半熔化区（温度处于固液相线之间）。
此区的范围虽然很窄，但由于在化学成分上和组织性能上都有较大的不均匀性，所以对焊接接头的强度、韧性都有很大的影响。
在许多情况下熔合区是产生裂纹，脆性破坏的发源地，因此引起了普遍的重视。
（二）过热区此区的温度范围是处在固相线以下到1100℃左右，金属是处于过热的状态，奥氏体晶粒发生严重的长大现象，冷却之后便得到粗大的组织（一般对于低碳钢来讲，焊后晶粒度都在1~2级），在气焊和电渣焊的条件下，常出现魏氏组织。
此区的韧性很低，通常冲击韧性要降低20~30%.因此，焊接刚度较大的结构时，常在过热粗晶区产生脆化或裂纹，过热区的大小和接方法、焊接线能量和母材的板厚等有关，气焊和电渣焊时比较宽，手弧焊和埋弧自动焊时较窄，而真空电子束、激光焊接时过热区几乎不存在。
过热区与熔合区一样，都是焊接接头的薄弱环节。
（三）相变重结晶区（正火区）焊接时母材金属被加热到Ac3以上的部位，将发生重结晶（即铁素体和珠光体全部转变为奥氏体），然后在空气中冷却就会得到均匀而细小的珠光体和铁素体，相当于热处理时的正火组织。
2019年3月 | 175电伴热是为了维持管道、设备内输送介质的温度，保证介质的流动性，防止流体在管道内结晶而堵塞管道，对电伴热管道进行保温，能维持管道温度的恒定、减少电伴热的热损耗，节约能源和提高伴热效率。
3.2 防腐蚀一般情况下，高湿度及高盐度的区域都是易于发生腐蚀的区域。
类似的，靠近冷却塔和蒸汽喷发口的设备也更加易于发生保温层下腐蚀；此外，工作温度经常在露点温度上下切换的设备也较容易发生保温层下腐蚀现象。
API 581标准里列出了以下几个区域都是发生CUI 的高度敏感区域：(1)暴露于冷却塔的区域；(2)暴露于蒸汽喷发口的区域；(3)暴露于喷水系统的区域；(4)水分或者酸蒸汽易于进入的区域。
在对管道线路的保温层下进行检测时，应当优先对以下区域进行检查：(1)保温层上突起物，例如通风口、排水管道等；(2)保温层上不规则区域，例如阀门和管件等；(3)法兰盘及其它管道组件上保温层的终止区域；(4)垂直管上保温层的终止区域；(5)管道内较低的点；(6)高合金管道体系中的碳钢或者低合金钢法兰盘，螺栓及其他组件；(7)管道支撑以及管吊架区域等。
3.3 保温技术化工管道保温技术直接关系到工程的经济性和生产的投资，能否得到回收，因此为了防止环境热污染，应该节约能源，对设备进行合理的温度设计和结构的设计是非常必要的。
对于新保温材料进行及时更换，合理利用新型材料，对阀门法兰等尺寸进行现场特殊保温处理，精心进行保温施工和日常维护。
这些过程的顺利实施，才能达到效果好的保温效果。
导热系数小的材料应该包在内层，这样才能使热损失较小，导热系数越小的材料价格则越高，包在内层的用量比包的外层的少，投资费用则较小。
此时热损失可以变的更小一点，只有大于临界半径，保温效果才越好，保温层越厚，才能顺利的达成满意的保温效果。
4 结语化工管道的保温层，需要对保温结构、施工过程、管道功能、运行调试、成品保护等方面进行总结分析，经过实践经验，当前保温绝热工程中出现的保温层减薄、防潮层隐蔽不合格、保温外壳开裂、保冷管道凝露、热量流失等质量缺陷及其原因，都可以从技术要求、人、机、施工工序、管理、设计、材料验收等方面提出相应的控制措施，对于化工保温设计改进、施工质量控制具有重要意义。
《焊缝几何尺寸及热影响区软化程度对管线钢管承压能力影响的研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，管线钢管作为重要的基础设施材料，其安全性和可靠性显得尤为重要。
焊缝几何尺寸及热影响区软化程度作为影响管线钢管承压能力的重要因素，对其展开研究具有重要的理论和实践意义。
本文旨在探讨焊缝几何尺寸及热影响区软化程度对管线钢管承压能力的影响，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、焊缝几何尺寸对管线钢管承压能力的影响焊缝几何尺寸是影响管线钢管承压能力的重要因素之一。
焊缝的截面形状、尺寸大小以及焊缝的均匀性等都会对钢管的承压能力产生影响。
首先，焊缝的截面形状和尺寸大小直接影响钢管的强度和刚度。
合理的焊缝设计可以增加钢管的承载能力，而焊缝过大或过小则可能导致应力集中，降低钢管的承压能力。
其次，焊缝的均匀性也是影响钢管承压能力的重要因素。
焊缝的不均匀性会导致应力分布不均，从而降低钢管的承载能力。
因此，在焊接过程中，应严格控制焊接工艺参数，保证焊缝的均匀性。
三、热影响区软化程度对管线钢管承压能力的影响热影响区是焊接过程中受热影响较大的区域，其软化程度会对管线钢管的承压能力产生重要影响。
热影响区的软化程度主要受焊接温度、保温时间以及冷却速度等因素的影响。
当焊接温度过高或保温时间过长时，热影响区的晶粒会长大，导致材料性能下降，从而降低钢管的承压能力。
此外，冷却速度也会影响热影响区的组织结构，进而影响其力学性能。
四、研究方法与结果分析本研究采用数值模拟和实验相结合的方法，对焊缝几何尺寸及热影响区软化程度对管线钢管承压能力的影响进行深入研究。
通过数值模拟，我们分析了不同焊缝几何尺寸和热影响区软化程度下，管线钢管的应力分布和变形情况。
实验部分则通过制作不同条件的钢管试样，进行压力测试，以验证数值模拟结果的准确性。
结果表明，焊缝几何尺寸和热影响区软化程度对管线钢管的承压能力具有显著影响。
合理的焊缝设计和控制热影响区的软化程度，可以有效提高管线钢管的承压能力。
焊接热循环使热影响区组织发生变化
ZG0Cr13Ni5Mo低碳马氏体不锈钢的塑、韧性改善主要是靠回火中产生的逆变奥氏体来实现。
这种逆变奥氏体弥散度很高，呈条状分布在马氏体板条之间，一般光学显微镜无法识别，只能分清回火马氏体和δ-铁素体。
调整回火温度和时间，可改变逆变奥氏体含量及形态分布，使其综合性能处于最佳状态。
在焊接过程中，微信公众号：hcsteel焊接热循环使热影响区组织发生变化，模拟热影响区试验结果表明，无论单道焊还是多层多道焊，模拟焊接热影响区组织均为淬火马氏体组织，多层多道焊对热影响区的韧性没有明显的改善。
经590℃×8h的回火处理后，模拟焊接热影响区的冲击吸收功恢复到母材的水平。
从X射线衍射结果可知，模拟单道和多层多道焊的式样经过590×8h的回火处理后，焊接热影响区组织为α+γ相，金相组织为回火马氏体+逆变奥氏体，其中γ相约为8%。
已有研究表明，此类钢种在淬火后（通常采取空冷）形成低碳马氏体，在回火温度加热到As（低于Ac1）以上时，将发生M-γ’的“逆转变”。
这种组织不同于Ac1温度以上转变形成的奥氏体，也不同于从高温冷却时残留的奥氏体，因此称为逆变奥氏体。
这种组织富碳富镍，具有良好的组织稳定性，通常弥散分布于低碳马氏体基体，具有明显的强韧化作用。
由此可见，焊后的回火热处理形成的逆变奥氏体对焊接热影响区的塑、韧性的提高起到了决定作用。
热输入对管线钢热模拟焊缝粗晶热影响区r冲击韧性的影响胡平;郑磊【摘要】为了研究不同热输入对管线钢焊缝粗晶热影响区冲击韧性的影响,选用40~55 kJ/cm 4种不同焊接热输入量(对应于t8/5=21~40 s)对管线钢进行了热模拟焊接试验,并对不同焊接热输入下的焊缝冲击韧性、冲击断口形貌进行了研究.研究结果显示,随着t8/5的增加,相变过程的冷速逐渐降低,导致相变形成的板条结构宽化,M-A组元的宽度逐渐变粗(即短轴、长轴之比增大),尺寸增大且粗大的M-A 组元在晶界上链接成串,从而降低了冲击韧性;随着t8/5的增加,韧脆转变温度升高;热模拟峰值温度一致且较高导致混晶,也是引起冲击韧性降低和试验值分散性较大的原因;冲击断口的SEM形貌观察和能谱分析显示,材料中形成的大尺寸Ti、Nb复合碳氮化物析出相,以及形成的邻近两个或多个Al2O3和CaS复合夹杂物可以成为诱发脆性解理断裂的起裂源.%In order to study the effect of different welding heat input on pipeline steel thermal simulated weld seam coarse grain heat affected zone, selected 40~55 kJ/cm 4 kinds of welding heat input (namely the range of t8/5 from 21 to 40 s) to conduct thermal simulation welding test, and studied weld impact toughness and fracture appearance morphology under different welding heat input. The results showed that as the t8/5 increased, the cooling rate dropped gradually resulting in the coarsening of the lath structure. Moreover, the width of the M-A constitute increased (namely minor axis to major axis ratio increased) and agglomeration of coarse M-A constitutes along the grain boundaries both contribute to the decline of the impact toughness. With the t8/5 extended, the ductile to brittle transition temperature was raised. Furthermore,inhomogeneous prior-austenite grain size caused by the high peak temperature during heating also led to the decreasing of the impact toughness and a large scatter of the impact toughness testing values. By means of SEM observation on the impact fractographs and EDS analysis on inclusions and precipitations, it is shown that large size carbonitride precipitation containing Ti and Nb and two or more Al2O3 and CaS combined inclusions also can played a role as the initiation site of brittle cleavage fracture.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2017(040)006【总页数】11页(P9-19)【关键词】管线钢;焊接热输入;冲击韧性;粗晶热影响区【作者】胡平;郑磊【作者单位】宝山钢铁股份有限公司研究院, 上海 201900;宝山钢铁股份有限公司研究院, 上海 201900【正文语种】中文【中图分类】TG407Abstract:In order to study the effect of different welding heat input on pipeline steel thermal simulated weld seam coarse grain heat affected zone,selected 40～55 kJ/cm 4 kinds of welding heat input(namely the range of t8/5from 21 to 40 s)to conduct thermal simulation weldingtest,and studied weld impact toughness and fracture appearance morphology under different welding heat input.The results showed that as the t8/5increased,the cooling rate dropped gradually resulting in the coarsening of the lath structure.Moreover,the width of the M-A constitute increased(namely minor axis to major axis ratio increased)and agglomeration of coarse M-A constitutes along the grain boundaries both contribute to the decline of the impact toughness.With thet8/5extended,the ductile to brittle transition temperature wasraised.Furthermore,inhomogeneous prior-austenite grain size caused bythe high peak temperature during heating also led to the decreasing of the impact toughness and a large scatter of the impact toughness testing values.By means of SEM observation on the impact fractographs and EDS analysis on inclusions and precipitations,it is shown that large size carbonitride precipitation containing Ti and Nb and two or more Al2O3and CaS combined inclusions also can played a role as the initiation site of brittle cleavage fracture.Key words:pipeline steel;welding heat input;impact toughness;coarse grain heat affected zone天然气常采用经济、安全的长距离高压、大直径直缝焊管来实现从气源地到需求地的高效输送，其安全性设计不仅要考虑钢管母材的性能指标，还需要在管线钢进行合金成分设计时考虑到最终实现母材和焊接接头强韧性的匹配，焊缝熔合线冲击韧性是其中重要的性能指标之一。
