【正文】 填充焊組織(如圖54 b)為細(xì)晶鐵 素。工藝方案二的組織如圖5—4所示。鬟。天津大學(xué)工程碩士學(xué)位論文攀隧。熔合區(qū)(如圖5—3 d)可以看到明顯的分界線，焊縫部 分鐵素體較少，母材部分珠光體少。工藝方案一的顯微組織如圖5—3所示。低合金鋼焊縫固態(tài)相變后的組織隨匹配焊接材料的比例，與母 材混合的化學(xué)成分和冷卻條件的不同，可出現(xiàn)不同的組織。5．2焊接接頭顯微組織分析●焊好后從環(huán)縫焊接頭上截取試樣，用砂紙打磨后拋光，然后用4％的硝酸酒精溶液浸蝕。之間，一部分組織發(fā)生了相變重結(jié)晶過程，成為晶粒細(xì)小的珠光體和鐵素體，而另一部分是始終未能溶入奧氏 體的鐵素體，成為粗大的鐵素體。一1000℃之間。5．1．3相變重結(jié)晶區(qū) 焊接時(shí)母材金屬被加熱到Ac。5．1．2過熱區(qū)此區(qū)的溫度范圍是處在固液相線以下到1 100℃左右，金屬是 處于過熱狀態(tài)，奧氏體晶粒發(fā)生嚴(yán)重的長大現(xiàn)象，冷卻后得到粗大 的組織。重镕^E 6≈5 1 1熔合區(qū) 即焊縫和母材相鄰的部位，又稱半熔化區(qū)．溫度處于固液相線天津大學(xué)工程碩士學(xué)位論文之間，此區(qū)微觀行為十分復(fù)雜，焊縫與母材的不規(guī)則結(jié)合，形成參 差不齊的分界面。對于 低碳鋼和某些常用的低合金鋼，在焊接熱影響區(qū)根據(jù)組織上的特 征，可以分為四個(gè)區(qū)：a熔合區(qū)，b過熱區(qū)，c相變重結(jié)晶區(qū)，d不 完全重結(jié)晶區(qū)”””1。焊接時(shí)除必須保證焊縫金屬豹性能之外．還必須保證 焊接熱影響區(qū)的性能。2)焊縫沖擊功值的優(yōu)劣順序?yàn)椋汗に?工藝2；熔合區(qū)沖擊功值的 優(yōu)劣順序?yàn)椋汗に噇工藝23)從沖擊韌性角度看，無論焊縫還是熔合區(qū)均有：工藝1工藝24)工藝1采用藥芯焊絲半自動焊，主要是取其優(yōu)良的焊縫沖擊性能 和便利的操作方式；工藝2采用氣保護(hù)焊接，強(qiáng)度較高，韌性下降，但都 滿足要求。天津大學(xué)工程碩士學(xué)位論文(4)試驗(yàn)結(jié)果表46 試驗(yàn)數(shù)據(jù)(10x lO55mm)三個(gè)平焊位置 三個(gè)立焊位置 六個(gè)試件 工藝方案 缺口位置試件沖擊功(J) 試件沖擊功(J) 平均值(J)1 焊縫 202 189 180 143 220 230 194(半自動焊) 熔合區(qū) 195 156 252 134 198 214 192．52 焊縫 134 134 134 134 143 133 135．3(自動焊) 熔合區(qū) 190 169 8l 213 189 216 176．3(5)試驗(yàn)結(jié)果分析滔31)本試驗(yàn)采用全尺寸式樣(10xlOx55mm)，試驗(yàn)結(jié)果單個(gè)最小值81 J，平均最小值135．3J，滿足西氣東輸標(biāo)準(zhǔn)O／SV X042003中單個(gè)最 小值 (3)要求 沖擊試樣在．20C下，沖擊吸收功應(yīng)等于或大于表3中規(guī)定值。、 ／ ●：l／2t j： 、’ 、’j f 1 j j 鋒雄；， I ；t — 、／ 1／2t ”ir，圖4—6沖擊試樣缺口位置示意圖(2)方法試驗(yàn)溫度為．20C。表4_5試樣尺寸及最低沖擊功試樣尺寸 最低沖擊吸收功(J) 厚X寬長(mmmmmm) 平均值 單個(gè)值5x10x55 38 287．510x55 57 4210x 10x55 76 56注：l、沖擊功適用于X70鋼級管線管，其他鋼級的管線管的沖擊功 應(yīng)參照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定；根據(jù)壁厚尺寸應(yīng)盡可能取較大試樣尺寸。其中一組缺口開在焊縫垂直中心線上，另一組 缺口開在熔合線上見圖4—6。由于采用的焊接材料藥芯 焊絲是管道專用焊接材料且具有優(yōu)異的焊接性能，實(shí)心焊絲是在防風(fēng)棚 內(nèi)焊接且采用氣保護(hù)，焊接性能優(yōu)異，適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范參數(shù)和技能合格的 焊工，在很大程度上保證了環(huán)焊縫的內(nèi)部質(zhì)量，因此兩種工藝均能保證焊天津大學(xué)工程碩士學(xué)位論文縫的質(zhì)量。{，7，7‘～、～一～～ ． ～ 弋．一， j ／ ，一7／7一：===：二：≥～k～．．～z=專=?！?1～～， ! ／’ √7，7’、～～～一≤蘭_l～≮》j～～～～V∥：j≯7～一一．==_．’：世?耋，：。、’j j≯ 、j j／ I．’一’ B j，’。|^。 c 7jJ／’|、?！?，．，≯／ ．一一’；一一’。 一 斯．、譬一 一 ． I ，：霎。玉二j I／7 ，r——————————————“]—于_——————1—T．＼ 』 f i {；{ 、‘＼＼ ／’’／’／ {槲j； 。除非發(fā)現(xiàn)其它缺陷，由試樣邊緣上產(chǎn)生的裂紋長度在任 何方向上可不大于6 mill。施給上模壓力， 將試樣壓入下模內(nèi)，直到試樣彎曲成近似U形。(2)方法側(cè)彎試樣應(yīng)在類似于圖45所示的導(dǎo)向彎曲試驗(yàn)?zāi)＞呱蠌澢?。試樣各表面?yīng)光滑平 行。4．4側(cè)彎試驗(yàn)(1)準(zhǔn)備 側(cè)彎試樣約230ram長，13ram寬，且其長邊緣應(yīng)磨成圓角(如圖44所示)。4：一、二o，一一一“圖4．3刻槽錘斷試樣 (4)試驗(yàn)結(jié)果表43 試驗(yàn)結(jié)果工藝方案 試件號及斷面缺陷情況試件號 1 2 3 ．41斷面缺 未見明顯 未見明顯 未見明顯 未見明 (半自動焊)陷情況 缺陷 缺陷 缺陷 顯缺陷試件號 1 2 3 42斷面缺 未見明顯 未見明顯 未見明顯 未見明 (自動焊)陷情況 缺陷 缺陷 缺陷 顯缺陷(5)試驗(yàn)結(jié)果分析刻槽錘斷試驗(yàn)結(jié)果均沒有發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷，兩種工藝所得環(huán)焊縫均 能很好地滿足要求，并且斷口韌性是良好的。j一一一 、 、．一一”一j 47一，’?、．一一 一一，’f。 。一一j ；l／‘——一——247。 一一：——．一￡一二：1 1。：．葶競臂和嗜五等f： 一 一 l ～168。乙{口熹。避錒僻q誰誠鉀哼j：。夾渣深天津大學(xué)工程碩士學(xué)位論文度應(yīng)小于0．8mm，長度應(yīng)不大于鋼管公稱壁厚的1／2，且小于3mm。 (3)要求每個(gè)刻槽錘斷試樣的斷裂面應(yīng)完全焊透和熔合，任何氣孔的最大尺寸應(yīng)不大于1．6mm。(2)方法 刻槽錘斷試樣可在拉伸機(jī)上拉斷：或支承兩端，打擊中部錘斷：或支承一端，打擊另一端錘斷。則可在焊縫外表面余高 上刻槽，但是深度從焊縫表面算起不得超過1．6mm。用此方法準(zhǔn)備的某些自動焊或半自動焊(有時(shí)也包括焊條電弧焊)的 刻槽錘斷試樣，有可能斷在母材上而不斷在焊縫上。4．3刻槽錘斷試驗(yàn)(1)準(zhǔn)備刻槽錘斷試樣(如圖43所示)約230mm長，25ram寬，制樣可通過機(jī) 械切割或氧氣切割的方法進(jìn)行。a～一一a 嬸230ram．．．～一～ 一 ．f_一 ’ 一一 一 +：i ’，聱建圖42拉伸試樣 (4)試驗(yàn)結(jié)果天津大學(xué)工程碩士學(xué)位論文表42 試驗(yàn)結(jié)果工藝方案 試件號及抗拉強(qiáng)度值 平均值 試件號 1 2 3 4 llo b(MPa) 648 628 635 635 636．5(半自動焊)斷裂位置 焊縫 焊縫 焊縫 焊縫 |試件號 1 2 3 4 {20 b(艘a) 666 676 676 678 674(自動焊)斷裂位置 母材 母材 母材 母材 |(5) 結(jié)果分析 兩種工藝環(huán)焊縫的抗拉強(qiáng)度值均能滿足拉伸試驗(yàn)的要求。一 一f／甚==：二：／／ }。一?！骸?’J’ 一。 如果試樣斷在母材上，且抗拉強(qiáng)度大于或等于管材規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度時(shí)，則該試樣合格。以拉伸試驗(yàn)時(shí)最大載荷除以試樣在拉伸前測定的最小截面天津大學(xué)工程碩士學(xué)位論文積，就可計(jì)算出抗拉強(qiáng)度。．夭涎≤宏一≮援循量沖擊1伊 蕊宏觀疊相’ ／過 鄉(xiāng)／密昵奎相27圖4—1 對接接頭焊接工藝評定試驗(yàn)的試樣位置示意圖 (2) 方法 拉伸試樣應(yīng)在拉伸載荷下拉斷。表4．1焊接工藝評定試驗(yàn)的試樣類型及數(shù)量 試樣數(shù)量單位：(個(gè)) 鋼管外徑(mm) 拉伸 刻槽錘 背彎 面彎 側(cè)彎 沖擊 宏觀 硬度 HIC總數(shù) 試驗(yàn) 斷試驗(yàn) 試驗(yàn) 試驗(yàn) 試驗(yàn) 試驗(yàn) 試驗(yàn) 試驗(yàn) 試驗(yàn)壁厚12．7mm1 14．3．323．9 2 2 2 2 0 12 3 l 3 27323．9 4 4 4 4 0 12 3 1 3 35壁厚12．7mm1 14．3．323．9 2 2 0 0 4 12 3 1 3 27323．9 4 4 0 0 8 12 3 l 3 35天津大學(xué)工程碩士學(xué)位論文薩‘3mm I I168。除有缺口或不平行外，試樣不要求進(jìn)行其他加 工。對于外徑小于或等于33．4mm的管子，可用一個(gè)完整管段(全 尺寸)試樣的拉伸試驗(yàn)代替兩個(gè)刻槽錘斷試樣和兩個(gè)背彎試樣。對于外徑小于60．3mm的管子、 應(yīng)焊接兩個(gè)試驗(yàn)焊口以滿足所需的試樣數(shù)量。試件取樣應(yīng) 按圖41指定的位置進(jìn)行，試樣的最少數(shù)量及試驗(yàn)項(xiàng)目見表4—1。表34熱模擬試驗(yàn)硬度及沖擊功冷速(℃ O．5 1 2 5 10 25 40 50 75 100／s)HV5 81．9 203 204 206 222 231 222 244 256Axv(J) 150 145 210 265 235 295 268 285 252天津大學(xué)工程碩士學(xué)位論文由以上試驗(yàn)結(jié)果可以認(rèn)為，在一5C以上環(huán)境溫度條件下(即冷速小 于75℃／s)施焊，熱影響區(qū)不會出現(xiàn)淬硬組織，且硬度值均在260 HV5 以下，熱影響區(qū)的韌性儲備高，符合西氣東輸標(biāo)準(zhǔn)O／SY X04—2003的要求。根據(jù)GB43408 GB210680分別測定維氏硬度HV5及沖擊功Ax。2)預(yù)熱溫度小結(jié) 上述試驗(yàn)結(jié)果表明，X70鋼雖然焊接冷裂紋敏感性較小，但在采用高氫的纖維素型焊條施焊時(shí)，仍具有一定的冷裂傾向，重點(diǎn)以斜Y坡口焊接 裂紋試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，參考了理論計(jì)算確定的預(yù)熱溫度，同時(shí)結(jié)合具體的 工程實(shí)際，確定最低預(yù)熱溫度采用100℃。首先用放大鏡目測或天津大學(xué)工程碩士學(xué)位論文磁性熒光粉檢驗(yàn)焊縫表面裂紋，然后沿長度方向均勻截取六段，檢驗(yàn)五個(gè) 斷面裂紋，裂紋率計(jì)算如下：1)表面裂紋率C嚴(yán) ∑LfLC X 100％2)斷面裂紋率= ∑Hs●_________●一5H X 100％3)根部裂紋率= ∑LrL 100％目的：評價(jià)打底焊縫及HAZ冷裂紋傾向，也可以測定于熱溫度T0， 參數(shù)不變，采用不同予熱溫度，可測臨界予熱T0斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)的試驗(yàn)條件苛刻(接頭拘束度大，根部缺口 效應(yīng)明顯)，故一般認(rèn)為試驗(yàn)中裂紋率如果不超過20％，且無根部裂紋， 在實(shí)際焊接中就不致發(fā)生裂紋。焊接 工藝參數(shù)：焊條直徑4mm，焊接電流170177。3．1．5試驗(yàn)分析1)焊接裂紋試驗(yàn) 斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)主要用于評定碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼熱影響區(qū)隊(duì)冷裂紋的敏感性。試件號長(哪) (mm) 紋率％ 裂紋率％01 0 66 0130℃ 02 0 68 0 003 0 68 011 O 60 0100℃ 12 0 69 0 0BOHLER 13 O 73 0E6010 21 0 63 050℃ 22 17．6 62 28．39 9．4623 0 60 031 0 61 0室溫 32 30．0 58 51．72 17．2433 0 58 0天津大學(xué)工程碩士學(xué)位論文表3—3斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)斷面裂紋率斷面裂紋情況斷面裂 平均斷面焊條 溫度 試件號 (裂紋高度／焊 平均值％紋率％ 裂紋率％ 縫最小厚度)01 0 0 0130℃ 02 O 0 O O03 0 0 01 1 0 0 O100℃ 12 0 0 0 013 0 0 0BOHLER4．34／5．34 81．72E6010 21 20．741．42／6．33 22．4350℃ 73．5822 通裂 100 10023 通裂 100 10031 通裂 100 100室溫 32 通裂 100 100 10033 通裂 100 100從表．333可看出隨預(yù)熱溫度的提高，冷裂紋率明顯下降，當(dāng) 預(yù)熱溫度為100。=0．3640代入 計(jì)算結(jié)果：I．=132℃3．1．4斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)(1)試驗(yàn)條件：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行了三種始焊溫度條件下的斜Y坡口 焊接裂紋試驗(yàn)：1)焊前不預(yù)熱；2)