對儲罐用610mpa大熱輸入高強(qiáng)鋼焊接接頭性能及組織研究

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com儲罐用610MPa大熱輸入高強(qiáng)鋼焊接接頭性能及組織研究濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司技術(shù)中心(濟(jì)南市250101)侯東華摘要研究了儲罐用610MPa級大熱輸入高強(qiáng)度鋼板采用氣電立焊和埋弧橫焊焊接對接接頭的組織及性能。結(jié)果表明，焊接對接接頭的拉伸強(qiáng)度、低溫沖擊和冷彎性能優(yōu)良，性能指標(biāo)富余量大，淬硬傾向小，鋼板完全可以應(yīng)用于10萬立方米及以上大型石油儲罐的建造。儲罐用610MPa級大熱輸入高強(qiáng)度鋼板焊接熱影響粗晶區(qū)組織比母材組織有所粗化，以板條貝氏體和粒狀貝氏體為主，基體和晶界存在少量形狀較為圓

2、滑的M—A島。鋼板中存在大量的TiN粒子有效釘扎奧氏體晶界和促進(jìn)鐵素體晶內(nèi)形核，抑制了焊接熱影響區(qū)組織粗化和先共析鐵素體、粗大M—A島的形成，是保證610MPa大熱輸入高強(qiáng)鋼焊接性能的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：大熱輸入焊接性能610MPa高強(qiáng)鋼中圖分類號：TG406性嚴(yán)重下降，熱影響區(qū)作為整個罐體最薄弱的環(huán)節(jié)，很0前言可能成為裂紋的開裂源或沿焊道方向長程擴(kuò)展的通為應(yīng)對石油價格波動、國內(nèi)石油短缺及潛在戰(zhàn)爭道，會對石油儲罐的安全造成極大的隱患J。因此，等方面的危機(jī)，國家加強(qiáng)了戰(zhàn)略石油儲備的建設(shè)，同時石油儲罐焊接質(zhì)量在很大程度上決

3、定了工程質(zhì)量，而在國家石油儲備建設(shè)的帶動下，商品油儲備建設(shè)也加決定焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素是高強(qiáng)度鋼板的大熱輸入焊進(jìn)了步伐，國內(nèi)的石油儲備建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入高峰期。為接性。文中通過實(shí)物埋弧橫焊和氣電立焊等方法，對降低原油單位儲存成本，石油儲備用罐幾乎全部采用濟(jì)鋼生產(chǎn)的610MPa級高強(qiáng)度鋼板大熱輸入焊接性能單臺儲存容積在10萬立方米及以上大型浮頂儲罐?，和熱影響區(qū)顯微組織進(jìn)行了研究，希望對大型石油儲大容積石油儲罐采用屈服強(qiáng)度大于490MPa、抗拉強(qiáng)度罐的焊接生產(chǎn)提供參考。610—730MPa的高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼板。由于石油儲罐的1

4、試驗(yàn)材料及方法建設(shè)實(shí)質(zhì)上是一項大規(guī)模的焊接成形工程，為提高焊接施工效率，降低建造成本，10萬立方米石油儲罐的縱試驗(yàn)材料選自濟(jì)鋼生產(chǎn)的儲罐用低合金高強(qiáng)度鋼向焊縫采用氣電立焊自動焊接，氣電立焊熱輸入量可板，厚度規(guī)格為21．5mm，鋼板主要化學(xué)元素含量如表達(dá)90～100kJ／cm_2-33，如此大焊接熱沖擊會造成鋼板1所示。鋼板采用調(diào)質(zhì)熱處理生產(chǎn)，經(jīng)檢驗(yàn)試驗(yàn)材料的焊接熱影響區(qū)的強(qiáng)度和韌性降低。焊接熱影響區(qū)一般力學(xué)性能如表2所示。只有幾個毫米，粗晶區(qū)更為狹小，但如果粗晶區(qū)的強(qiáng)韌鋼板的金相及透射電鏡組織見圖1。從圖1a來表

5、1鋼板的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)看，該低合金高強(qiáng)鋼組織以穩(wěn)定的回火貝氏體為主，組收稿日期：2012—06—27織致密，晶粒細(xì)小，單位體積內(nèi)晶界多，強(qiáng)韌化作用大，2012年第10期53學(xué)兔兔www.xuetutu.com學(xué)兔兔www.xuetutu.com學(xué)兔兔www.xuetutu.com(3)鋼板中存在大量以TiN粒子為主復(fù)合粒子，粒3討論分析子尺寸細(xì)小，彌散分布在基體中，在焊接熱循環(huán)中，TiN氣電立焊同其它常見焊接方法最大區(qū)別在于焊縫粒子始終存在且有效釘扎奧氏體晶界和促進(jìn)鐵素體晶一道成形，因此氣電立焊的熱輸入

6、非常集中。對普通內(nèi)形核，抑制了焊接熱影響區(qū)粗化和先共析鐵素體、粗的低合金高強(qiáng)鋼而言，能量集中的大輸入焊接會使峰大M—A島的形成，是保證610MPa鋼大熱輸入焊接值溫度提高，奧氏體化溫度高溫停留時間延長，原奧氏性能的關(guān)鍵。體嚴(yán)重過熱，同時t也相應(yīng)增加、冷卻速度降低，容易參考文獻(xiàn)發(fā)生高溫轉(zhuǎn)變卜，由于高溫組織碳的固溶度低，使得張漢謙，江來珠．大型原油儲罐用B610E高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼殘余奧氏體的碳濃度增高，極容易形成M—A島，由于板的研制[J]．寶鋼技術(shù)，2006(4)：20—22．材料韌性與M—A島含量呈單調(diào)下降趨勢J，一

7、旦出季偉明．高效焊接技術(shù)在10萬m油罐施工中的綜合應(yīng)現(xiàn)M—A島，材料的韌性顯著降低，尤其是出現(xiàn)了具有用[J]．石油工程建設(shè)，2000(6)：16—19．尖銳形狀的M—A島后，M—A島局部脆化區(qū)充當(dāng)了解張漢謙．大型原油儲罐用高強(qiáng)度鋼板國產(chǎn)化進(jìn)展[J]，石理斷裂或二次裂紋的起裂點(diǎn)，微孔和微裂紋主要在M油化工建設(shè)，2011(2)：15—17．—A島狀物和鐵素體基體的界面處形核，導(dǎo)致韌性急陳顏堂，丁慶豐，劉惟忠，等．大線能量焊接用鋼模擬熱劇下降。因此，普通的低合金高強(qiáng)鋼經(jīng)過大熱輸入焊影響區(qū)的組織與性能[J]．金屬熱處理，

8、2005，30(9)：接局部快速高溫過程后，焊接接頭熱影響區(qū)(HAZ)的18—21．韌性嚴(yán)重下降，不再具有母材的優(yōu)異性能。防止焊接張朋彥，高彩茹，朱付先．新研制610D大熱輸人焊接熱模rLrLrLrLrLrLrLr擬組織性rL能分析[J]r．L熱加工工藝rL，2009，38l(15)：5—10l．熱過程中晶粒長大最有效的措施就是析出物或第二相¨陳茂愛，武傳松，王建引國，等