X100管线钢焊接热影响区中链状M-A组元对冲击韧性和断裂机制的影响

金属学报, 2016, 52(9): 1025-1035. doi: 10.11900/0412.1961.2015.00610

X100管线钢焊接热影响区中链状M-A组元对冲击韧性和断裂机制的影响

李学达 ^1, , 尚成嘉 ^2, , 韩昌柴 ^3, , 范玉然 ^4, , 孙建波 ^5,

1.中国石油大学(华东)机电工程学院,青岛,266580

2.北京科技大学材料科学与工程学院,北京,100083

3.中国石油西气东输管道公司,上海,200120

4.中国石油天然气管道科学研究院,廊坊,065000

5.中国石油大学(华东)机电工程学院,青岛,266580

基金项目: Supported by National Basic Research Program of China (No.2010CB630801),China Postdoctoral Science Foundation (No.2015M582159) and Qingdao Postdoctoral Application Research Foundation (No.2015240) 国家重点基础研究发展计划项目2010CB630801,中国博士后科学基金项目2015M582159和青岛市博士后应用研究项目2015240资助

关键词：管线钢 , 热影响区(HAZ) , 链状M-A组元 , 冲击韧性 , 断裂机制

INFLUENCE OF NECKLACE-TYPE M-A CONSTITUENT ON IMPACT TOUGHNESS AND FRACTURE MECHANISM IN THE HEAT AFFECTED ZONE OF X100 PIPELINE STEEL

Keywords： pipeline steel , heat affected zone (HAZ) , necklace-type M-A constituent , Charpy impact toughness , fracture mechanism

利用示波冲击试验机对X100管线钢直缝埋弧焊实际焊接接头热影响区不同位置处的冲击韧性进行了测试.结果表明,当缺口穿过不完全重结晶粗晶区(ICCGHAZ)时冲击韧性很低(平均为51J),而当缺口不穿过ICCGHAZ时冲击韧性则高达183 J.还利用Gleeble热模拟试验机对热影响区不同区域的组织进行了模拟,得到均一组织的粗晶区(CGHAZ),细晶区(FGHAZ)和不完全重结晶区(ICHAZ)的冲击韧性较高,平均分别为244,164和196 J,而ICCGHAZ的冲击韧性只有32 J.因此,ICCGHAZ是导致冲击韧性骤降的主要原因.ICCGHAZ由粗大的原奥氏体晶粒及沿晶界呈链状分布的马氏体-奥氏体(M-A)组元构成,晶粒内部为粗大的粒状贝氏体或者上贝氏体.断口分析表明,ICCGHAZ是整个断面的起裂源,且裂纹扩展过程中M-A组元易成为解理刻面的起裂源.示波冲击结果显示,ICCGHAZ的存在使得起裂功显著降低.对断口下方二次裂纹的研究表明,CGHAZ处的断裂机制为形核控制型,而在ICCGHAZ处则为扩展控制型.因此,ICCGHAZ中链状M-A组元的存在是导致热影响区韧性恶化的根本原因,并且使得断裂行为和断裂机制发生显著变化.

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