合金元素及焊接组织PPT课件

1、合金元素及焊接组织合金元素及焊接组织对管线钢焊接裂纹的影响对管线钢焊接裂纹的影响王王 斌斌报报 告告 内内 容容.非金属元素对熔敷金属组织性能的影响非金属元素对熔敷金属组织性能的影响.合金元素对管线钢焊接裂纹性能的影响合金元素对管线钢焊接裂纹性能的影响.组织对管线钢抗焊接裂纹性能的影响组织对管线钢抗焊接裂纹性能的影响.热输入对焊缝组织的影响分析热输入对焊缝组织的影响分析.建议建议A A3 3钢对接焊接头钢对接焊接头宏观形貌宏观形貌焊缝区焊缝区热影响区热影响区母材区母材区液态液态 过热区过热区 温度范围温度范围完全正火区完全正火区 温度范围温度范围不完全正火不完全正火区温度范围区温度范围 母材区

2、母材区温度范围温度范围焊缝区焊缝区过热区过热区完全正火区完全正火区不完全正火区不完全正火区母材区母材区焊接接头全貌组织焊接接头全貌组织 焊缝区焊缝区过热区过热区完全正火区完全正火区不完全正火区不完全正火区母材区母材区 焊缝区焊缝区过热区过热区完全正完全正火区火区不完全不完全正火区正火区母母材材区区 含氢量小于含氢量小于2ml/100g2ml/100g时，能在含时，能在含S S量为量为0.0080.008的锻件中引发氢致的锻件中引发氢致裂纹（锅炉技术，裂纹（锅炉技术，1990.91990.9，徐建销），徐建销） 非金属元素对熔敷金属组织性能的影非金属元素对熔敷金属组织性能的影响响一、氢对钢管组织

3、性能的影响一、氢对钢管组织性能的影响1.在固态钢中的存在形式（1）形成间隙固溶体; （2）在固态钢中扩散能为非常强。 2.作用（1）使钢的塑、韧性降低，引起氢脆;（2）从钢中析出变成分子态时造成内部裂纹性质的缺陷，突出的如白点。 非金属元素对熔敷金属组织性能的影非金属元素对熔敷金属组织性能的影响响二、氧对钢管组织性能的影响二、氧对钢管组织性能的影响1.在固态钢中的存在形式（1）在固态钢中溶解度很小; （2）主要存在于氧化物夹杂中。 2.作用（1）夹杂物引起应力集中，产生微裂纹，加速钢的塑性破坏，降低韧性;（2）在钢的抗拉强度较高时，降低疲劳强度、耐腐蚀性、耐磨性;（3）引起热脆;（4 4）Al

4、, Mg, CaAl, Mg, Ca的氧化物及大颗粒的氧化物及大颗粒TiTi的碳氮化物成为裂纹的起源。的碳氮化物成为裂纹的起源。 非金属元素对熔敷金属组织性能的影非金属元素对熔敷金属组织性能的影响响三、氮对钢管组织性能的影响三、氮对钢管组织性能的影响1.在固态钢中的存在形式（1）形成碳氮化物，多分布于晶界; （2）随温度降低溶解度急剧降低; （3）抑制铁素体晶粒生长。 2.作用（1）一些含A1,V,Nb的低合金钢中可形成特殊的氮化物使铁素体强化并细化晶 粒，显著提高钢的强度和韧性; （2）引起淬火时效和形变时效，显著提高钢的硬度、强度，降低塑性、韧性， 造成焊接区脆化。uN N对熔敷金属组织和

5、性能的影响对熔敷金属组织和性能的影响 氮含量对熔敷金属低温冲击韧性的影响氮含量对熔敷金属低温冲击韧性的影响 随着随着N N含量的增加，熔敷金含量的增加，熔敷金属低温韧性降低属低温韧性降低 非金属元素对熔敷金属组织性能的影非金属元素对熔敷金属组织性能的影响响 非金属元素对熔敷金属组织性能的影非金属元素对熔敷金属组织性能的影响响 焊丝中焊丝中N含量与熔敷金属中含量与熔敷金属中N含量的关系含量的关系 熔敷金属中的熔敷金属中的N N含量随焊含量随焊丝中丝中N N含量的增加而增加。含量的增加而增加。u焊丝中焊丝中N N含量对熔敷金属中含量对熔敷金属中N N含量的影响含量的影响 非金属元素对熔敷金属组织性

6、能的影非金属元素对熔敷金属组织性能的影响响总结：总结： C C、N N、P P、S S、SiSi增加了钢的氢脆倾向。增加了钢的氢脆倾向。奥氏体形成元素，与奥氏体形成元素，与FeFe形成无限互溶的形成无限互溶的相，弱碳化物形成元素相，弱碳化物形成元素。 一、石油管钢中的合金元素对组织性能的影响一、石油管钢中的合金元素对组织性能的影响1. Mn1. Mn元素的作用元素的作用溶于渗碳体取代部分溶于渗碳体取代部分FeFe形成复合碳化物，细化形成复合碳化物，细化P P，强化基体钢；且其在，强化基体钢；且其在渗碳体中的浓度大于在渗碳体中的浓度大于在F F中的浓度，可见锰主要起固溶强化作用。中的浓度，可见锰

7、主要起固溶强化作用。 相同碳时，随锰含量增加，强度增加，但脆性转变温度下降。相同碳时，随锰含量增加，强度增加，但脆性转变温度下降。 降低相变温度，有助于晶粒细化。降低相变温度，有助于晶粒细化。 锰含量过高，使韧性降低，造成钢板带状组织严重，增强各向异性，降低锰含量过高，使韧性降低，造成钢板带状组织严重，增强各向异性，降低抗氢致裂纹性能抗氢致裂纹性能 合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响 在管线钢中加入在管线钢中加入1.01.01.51.5可使相变温度进一步降低，再增加将引可使相变温度进一步降低，再增加将引起奥氏体转变为粗大的针状铁素体而非多边形铁素体。起奥氏体转变为粗大

8、的针状铁素体而非多边形铁素体。 （1 1）促进针状组织的发展，抑制多边形铁素体的形成）促进针状组织的发展，抑制多边形铁素体的形成（加速冷却）。（加速冷却）。因因此能在极低的碳含量下得到高的强度。钼的含量通常被限制在此能在极低的碳含量下得到高的强度。钼的含量通常被限制在0.3%0.3%以下；以下；（2 2）抑制钢在高温回火时由于抑制钢在高温回火时由于P P等杂质在晶界偏聚导致的脆性现象，减少等杂质在晶界偏聚导致的脆性现象，减少固溶碳量，使残留奥氏体减到最少，以至完全没有，这样就少形成或不形固溶碳量，使残留奥氏体减到最少，以至完全没有，这样就少形成或不形成未回火的马氏体，增强基体抗硫化氢腐蚀性能。

9、成未回火的马氏体，增强基体抗硫化氢腐蚀性能。 一、石油管钢中的合金元素对组织性能的影响一、石油管钢中的合金元素对组织性能的影响2. Mo2. Mo元素的作用元素的作用通过固溶硬化和晶粒细化增加强度;镍还能够改善铜在钢中引起的热脆性，但低合金钢中加入镍，由于含镍钢上的析氢过电位最低，氢离子易于放电，因而强化了吸氢过程，使钢的硫化物破裂敏感性增加。 3. Cu3. Cu、NiNi元素的作用元素的作用铜能降低氢在钢中的渗透速率，铜能降低氢在钢中的渗透速率，利于提高抗氢脆应力腐蚀利于提高抗氢脆应力腐蚀和沟状腐蚀性能。和沟状腐蚀性能。 合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响微合金化

10、元素除了溶质原子的拖曳作用外，几乎总是通过第二相的析出而影微合金化元素除了溶质原子的拖曳作用外，几乎总是通过第二相的析出而影响钢的显微组织结构。响钢的显微组织结构。 二、二、 微合金元素的影响微合金元素的影响主要微合金化元素：铌、钒、钛，此外还有铝和硼。（图主要微合金化元素：铌、钒、钛，此外还有铝和硼。（图332） 由于不同微合金元素与碳和氮有不同的亲和力，不同的微合金碳化物氮化由于不同微合金元素与碳和氮有不同的亲和力，不同的微合金碳化物氮化物在奥氏体和铁素体中有相差甚远的溶解度，且各种微合金碳化物和氮化物有物在奥氏体和铁素体中有相差甚远的溶解度，且各种微合金碳化物和氮化物有不同的析出动力学，

11、故其作用不同。不同的析出动力学，故其作用不同。微合金元素加入目的：晶粒细化及析出强化。由微合金碳、氮化物或碳氮化微合金元素加入目的：晶粒细化及析出强化。由微合金碳、氮化物或碳氮化物的析出引起。物的析出引起。 1 1）阻止奥氏体晶粒在控扎或焊接冶金中长大，延迟奥氏体再结晶；）阻止奥氏体晶粒在控扎或焊接冶金中长大，延迟奥氏体再结晶； 2 2）晶粒细化、沉淀强化。）晶粒细化、沉淀强化。 3 3）影响焊接）影响焊接HAZHAZ软化区大小，使之变窄。软化区大小，使之变窄。合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响二、微合金元素的影响二、微合金元素的影响微合金元素加入目的：微合金元素加入

12、目的：影响焊接影响焊接HAZHAZ软化区大小，使之变窄，软化区大小，使之变窄，结果？结果？合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响(a)CGHAZ+FGHAZ(b)FGHAZ+ICHAZ(c)ICHAZ+BM试板的原始组织主要是条状贝氏体与部分粒状贝氏体的复合组织。而PAC钢的HAZ是分为三个区的梯度组织，即粗晶区（CGHAZ），细晶区（FGHAZ），不完全重结晶区（ICHAZ）。 碳化物形成元素碳化物形成元素Ti, V, Al, Nb, ZrTi, V, Al, Nb, Zr等能够增加氢陷阱的数等能够增加氢陷阱的数量，降低陷阱中富积的氢含量，同时稀土元素能够改变量，降低陷

13、阱中富积的氢含量，同时稀土元素能够改变MnSMnS夹杂物夹杂物的形状，使其变圆变细，从而能增加氢陷阱中的临界氢浓度的形状，使其变圆变细，从而能增加氢陷阱中的临界氢浓度, ,降低降低钢的氢脆几率。钢的氢脆几率。二、微合金元素的影响二、微合金元素的影响微合金元素加入目的：微合金元素加入目的：合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响 TiN TiN颗粒分布在奥氏体晶界上，颗粒分布在奥氏体晶界上，阻碍阻碍钢在热加工时钢在热加工时奥氏体晶粒的长大奥氏体晶粒的长大。由于形成难溶的由于形成难溶的TiNTiN而消除了钢中的自由氮，从而而消除了钢中的自由氮，从而改善钢的韧性改善钢的韧性。过量

14、会形。过量会形成对韧性不利的成对韧性不利的TiCTiC。钛含量钛含量0.090.09时，焊接组织中一般不会发生氢致裂纹时，焊接组织中一般不会发生氢致裂纹。 1. Ti1. Ti元素的作用元素的作用二、微合金元素的影响二、微合金元素的影响2. V2. V元素的作用元素的作用 有轻微的有轻微的细化组织细化组织作用，在作用，在相变中发生相间沉淀，形成非常细小相变中发生相间沉淀，形成非常细小的合金碳化物，起的合金碳化物，起沉淀强化沉淀强化作用。作用。 3. B3. B元素的作用元素的作用促进贝氏体的形成。加入促进贝氏体的形成。加入0.001%0.001%的硼，就可使钢的显微组织全部转变为的硼，就可使钢

15、的显微组织全部转变为贝氏体。过量的硼虽然可以显著提高强度，但却能贝氏体。过量的硼虽然可以显著提高强度，但却能降低钢的韧性降低钢的韧性，特别，特别是对脆性转变温度影响很大是对脆性转变温度影响很大。（控制含量）。（控制含量）合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响 a a）显著的显著的晶粒细化晶粒细化作用和作用和中等的沉淀强化中等的沉淀强化作用作用； b b）增加强度的同时降低韧脆转化温度。增加强度的同时降低韧脆转化温度。4. Nb4. Nb元素的作用元素的作用二、微合金元素的影响二、微合金元素的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响(a)不含Nb(b

16、)0.018%Nb(e)0.043%NbNb对熔敷金属显微组织的影响(350X)NbNb对熔敷金属组织和性能的影响对熔敷金属组织和性能的影响 不含不含NbNb的熔敷金属显微组织中，粒状贝氏体小岛总量较少，呈的熔敷金属显微组织中，粒状贝氏体小岛总量较少，呈颗粒状，尺寸细小颗粒状，尺寸细小; ;随着随着NbNb含量的增加，熔敷金属显微组织细化，粒含量的增加，熔敷金属显微组织细化，粒状贝氏体的小岛总量明显增加且均匀分布于铁素体基体上状贝氏体的小岛总量明显增加且均匀分布于铁素体基体上; ;进一步增进一步增加加NbNb含量，熔敷金属显微组织中粒状贝氏体小岛呈不连续的长条形，含量，熔敷金属显微组织中粒状贝

17、氏体小岛呈不连续的长条形，且相互趋向于平行排列。且相互趋向于平行排列。(a)熔敷金属不含熔敷金属不含Nb(b)熔敷金属含熔敷金属含NbNbNb对熔敷金属断口微观形貌的影响对熔敷金属断口微观形貌的影响 熔敷金属不含熔敷金属不含NbNb时，由于断口无放射区而表现为全部的时，由于断口无放射区而表现为全部的韧窝形貌韧窝形貌; ;加加NbNb的熔敷金属断口以的熔敷金属断口以韧窝形貌韧窝形貌为主，在断口中部放射区主要是为主，在断口中部放射区主要是准解理形貌加准解理形貌加上少量的韧窝上少量的韧窝。加。加NbNb的熔敷金属，其宏观形貌放射区在扫描电镜下主要表的熔敷金属，其宏观形貌放射区在扫描电镜下主要表现为准

18、解理特征，从力学性能上反映则为现为准解理特征，从力学性能上反映则为低温韧性比不加低温韧性比不加NbNb的熔敷金属低的熔敷金属低。NbNb对熔敷金属组织和性能的影响对熔敷金属组织和性能的影响熔敷金属屈服强度和抗拉强度随熔敷金属屈服强度和抗拉强度随NbNb含量的增加而提高。含量的增加而提高。 熔敷金属中不同Nb含量对熔敷金属强度的影响 Nb含量对熔敷金属强度增加百分数的影响 Nb含量对熔敷金属伸长率的影响 Nb含量对熔敷金属低温韧性的影响NbNb对熔敷金属组织和性能的影响对熔敷金属组织和性能的影响钒在低合金高强度钢中的作用分解示意图钒在低合金高强度钢中的作用分解示意图1. 1. 稀土对稀土对珠光珠

19、光体体数量形态影响数量形态影响未加稀土样的珠光体形态不规则，且有轻度魏氏组织形成；适量稀土未加稀土样的珠光体形态不规则，且有轻度魏氏组织形成；适量稀土1741741010-6-6，使魏氏体组织消除，使魏氏体组织消除，P P多呈球态，且量减少；加入过量稀土，多呈球态，且量减少；加入过量稀土，虽虽P P有一定细化，但有一定细化，但金属间化合物在晶界聚集，恶化晶界，金属间化合物在晶界聚集，恶化晶界，WW组织又出现。组织又出现。 三、稀土对钢组织性能的影响三、稀土对钢组织性能的影响稀土在晶界富集，降低界面能，消弱晶界形核的优势；固溶稀土对碳稀土在晶界富集，降低界面能，消弱晶界形核的优势；固溶稀土对碳具

20、有强大的交互作用，使碳的富集和扩散减弱，使具有强大的交互作用，使碳的富集和扩散减弱，使P数量减少且细化。数量减少且细化。2. 2. 稀土对稀土对B B及及M组织的影响组织的影响 加适量稀土加适量稀土1741741010-6 -6 ，组织从板条状贝氏体变为粒状贝氏体，且数量减少，组织从板条状贝氏体变为粒状贝氏体，且数量减少; ;稀土过量稀土过量(665(6651010-6-6) )，试样板条状贝氏体又增加。，试样板条状贝氏体又增加。 稀土有抑制贝氏体转变，并使其数量减少的作用。稀土有抑制贝氏体转变，并使其数量减少的作用。 适量稀土可细化和阻止奥氏体晶粒长大，改善马氏体组织；过量则适量稀土可细化和

21、阻止奥氏体晶粒长大，改善马氏体组织；过量则M M变短、粗变短、粗合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响3. 3. 稀土对氢脆的影响稀土对氢脆的影响 稀土元素如稀土元素如La, SeLa, Se和碳化物形成元素和碳化物形成元素Ti, V, Al, Nb, ZrTi, V, Al, Nb, Zr等等能够增加氢陷阱的数量，降低陷阱中富积的氢含量，同时稀土元素能够增加氢陷阱的数量，降低陷阱中富积的氢含量，同时稀土元素能够改变能够改变MnSMnS夹杂物的形状，使其变圆变细，从而能增加氢陷阱中夹杂物的形状，使其变圆变细，从而能增加氢陷阱中的临界氢浓度。的临界氢浓度。三、稀土对钢组织性

22、能的影响三、稀土对钢组织性能的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响4.4.与低熔点的与低熔点的AsAs、SnSn等化合成高熔点化合物溶于铁素体中，净化晶等化合成高熔点化合物溶于铁素体中，净化晶界，有助于减轻硫化氢腐蚀。界，有助于减轻硫化氢腐蚀。5. 5. 除硫。除硫。四、石油管钢的组织细化与性能四、石油管钢的组织细化与性能超细晶钢的屈服强度超细晶钢的屈服强度与与d d-1/2-1/2间仍基本符合间仍基本符合Hall-PatchHall-Patch关系关系: : s=0+Kd-1/2 图图3 337 37 超细晶粒钢超细晶粒钢d d-1/2-1/2与屈服强度间的关系与

23、屈服强度间的关系1. 1. 晶粒尺寸与屈服强度的关系晶粒尺寸与屈服强度的关系晶粒细化后的细晶强化效果晶粒细化后的细晶强化效果很明显。但当铁素体晶粒尺很明显。但当铁素体晶粒尺寸细化至寸细化至0.92um0.92um时，其屈服时，其屈服强度仅为强度仅为630MPa630MPa，与普通，与普通晶粒度级别的钢相比，强度晶粒度级别的钢相比，强度提高不是很大。提高不是很大。合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响四、石油管钢的组织细化与性能四、石油管钢的组织细化与性能2. 2. 晶粒尺寸与强度及延性的关系晶粒尺寸与强度及延性的关系图图3 339 39 铁素体晶粒尺寸对实验钢强度和延性的

24、影响铁素体晶粒尺寸对实验钢强度和延性的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响四、石油管钢的组织细化与性能四、石油管钢的组织细化与性能3. 3. 晶粒尺寸与冲击韧性的关系晶粒尺寸与冲击韧性的关系图图3 340 40 铁素体晶粒尺寸与钢材冲击韧性的关系铁素体晶粒尺寸与钢材冲击韧性的关系合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响四、石油管钢的组织与性能四、石油管钢的组织与性能（1 1）优良的强韧性）优良的强韧性 原因：原因： 针状铁素体形成过程中的过饱和固溶及细小亚结构针状铁素体形成过程中的过饱和固溶及细小亚结构多位多位向析出的针状铁素体板条束及其细小的有

25、效晶粒尺寸。向析出的针状铁素体板条束及其细小的有效晶粒尺寸。1. 1. 针状铁素体钢的特性针状铁素体钢的特性（2 2）较高的形变强化抗力和小的）较高的形变强化抗力和小的BauschingerBauschinger效应。效应。 Bauschinger Bauschinger效应效应材料预先加载产生少量变形，后同向加载则材料预先加载产生少量变形，后同向加载则ee增加，反向加载则增加，反向加载则ee降低的现象。降低的现象。 原因：原因： 针状铁素体细小的亚结构针状铁素体细小的亚结构其高密度可移动位错易于实现其高密度可移动位错易于实现多滑移，使针状铁素体具有连续的屈服行为和高的形变强化能力多滑移，使针

26、状铁素体具有连续的屈服行为和高的形变强化能力 。（3 3）良好的耐蚀和焊接性能。）良好的耐蚀和焊接性能。 合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响四、石油管钢的组织与性能四、石油管钢的组织与性能2.2.中中MnMn低低MoMo氮化钛沉淀型针状铁素体钢（北极管线钢）氮化钛沉淀型针状铁素体钢（北极管线钢） 低低C C、中、中MnMn的针状铁素体钢，利用钢板中细小的氮化钛沉淀（的针状铁素体钢，利用钢板中细小的氮化钛沉淀（TiNTiN不大于不大于0.020.02）阻止在）阻止在HAZHAZ中的晶粒粗化，中的晶粒粗化，增加基体合金和焊缝的韧性，增加基体合金和焊缝的韧性，降低了降低了C

27、 C、MnMn和和MoMo来提高可焊性。降低来提高可焊性。降低MnMn和和MoMo所带来的强度降低是所带来的强度降低是用加用加V V和运用严格的控制轧制来弥补，韧性则靠增加板坯中的细小和运用严格的控制轧制来弥补，韧性则靠增加板坯中的细小TiNTiN含含量来提高的。量来提高的。这种细小的沉淀对钢板再加热时获得细化的奥氏体晶粒也这种细小的沉淀对钢板再加热时获得细化的奥氏体晶粒也有效。有效。 合金元素对管线钢焊接裂纹的影响合金元素对管线钢焊接裂纹的影响组织对管线钢抗裂纹性能的影响组织对管线钢抗裂纹性能的影响1.1.显微组织对显微组织对SCCSCC性能的影响性能的影响 淬火加高温回火得到铁素体上均匀弥

28、散分布球状碳化物组织，淬火加高温回火得到铁素体上均匀弥散分布球状碳化物组织，具有较少的氢原子具有较少的氢原子“陷井陷井”，捕获氢量较低，捕获氢量较低, , 最接近热力学平衡最接近热力学平衡状态，故抗状态，故抗SCCSCC性能最好，同时也是冲击韧性最好的组织。性能最好，同时也是冲击韧性最好的组织。 王斌，等王斌，等. . 合金元素和控制轧制对低合金高强度钢抗硫化氢合金元素和控制轧制对低合金高强度钢抗硫化氢腐蚀的影响腐蚀的影响. .腐蚀与防护腐蚀与防护.2005.2005，2626（9 9）：）：402402406406； 从奥氏体区缓冷、正火和回火或等温处理得到的粗大球状或从奥氏体区缓冷、正火和

29、回火或等温处理得到的粗大球状或薄片状碳化物组织抗薄片状碳化物组织抗SCCSCC性能较差，而淬火后未经回火的马氏体性能较差，而淬火后未经回火的马氏体组织抗组织抗SCCSCC性能最差。性能最差。 贝氏体组织恶化了硫化物腐蚀破裂性能，当贝氏体含量减少贝氏体组织恶化了硫化物腐蚀破裂性能，当贝氏体含量减少时，不良影响减轻。时，不良影响减轻。组织对管线钢抗裂纹性能的影响组织对管线钢抗裂纹性能的影响1.1.显微组织对显微组织对SCCSCC性能的影响性能的影响u 控制焊接过程，使硫化物呈细小球形、弥散均布；同时追求组织均匀；焊接时控制熔池及冷却速度，避免原始偏析，防止包析反应中产生的树枝晶的成分偏析，增加相转

30、变的冷速可降低二次偏析；尽可能使晶粒均匀细化，组织组织致密，增大H的扩散激活能。 王斌，等王斌，等. . 合金元素和控制轧制对低合金高强度钢抗硫化氢合金元素和控制轧制对低合金高强度钢抗硫化氢腐蚀的影响腐蚀的影响. .腐蚀与防护腐蚀与防护.2005.2005，2626（9 9）：）：402402406406；u奥氏体小于37时，氢脆敏感性随奥氏体的增多而降低，且氢脆极易沿低温反常组织（马氏体、贝氏体）传播，故大量残余奥氏体能减少氢脆的扩展速度，使抗硫化氢应力腐蚀能力增强。 组织对管线钢抗裂纹性能的影响组织对管线钢抗裂纹性能的影响u控制焊接过程，使控制焊接过程，使硫化物呈细小球形、弥散均布硫化物呈

31、细小球形、弥散均布；同时追求组织均匀；同时追求组织均匀；焊接时控制熔池及冷却速度，避免原始偏析，防止包析反应中产生的树焊接时控制熔池及冷却速度，避免原始偏析，防止包析反应中产生的树枝晶的成分偏析，增加枝晶的成分偏析，增加相转变的冷速可降低二次偏析；尽可能使相转变的冷速可降低二次偏析；尽可能使晶粒均匀细化，组织组织致密，增大晶粒均匀细化，组织组织致密，增大H H的扩散激活能。的扩散激活能。 王斌，等王斌，等. . 合金元素和控制轧制对低合金高强度钢抗硫化氢合金元素和控制轧制对低合金高强度钢抗硫化氢腐蚀的影响腐蚀的影响. .腐蚀与防护腐蚀与防护.2005.2005，2626（9 9）：）：4024

32、02406406；1.1.显微组织对显微组织对SCCSCC性能的影响性能的影响u 控制焊接过程，使硫化物呈细小球形、弥散均布；同时追求组织均匀；焊接时控制熔池及冷却速度，避免原始偏析，防止包析反应中产生的树枝晶的成分偏析，增加相转变的冷速可降低二次偏析；尽可能使晶粒均匀细化，组织组织致密，增大H的扩散激活能。组织对管线钢抗裂纹性能的影响组织对管线钢抗裂纹性能的影响2.2.显微组织对氢脆及显微组织对氢脆及HICHIC的影响的影响uH H诱导裂纹最初在马氏体诱导裂纹最初在马氏体/ /奥氏体结构和基体界面上以及马氏体奥氏体结构和基体界面上以及马氏体/ /奥氏体奥氏体结构、结构、MnSMnS和基体界面

33、上形成。马氏体和基体界面上形成。马氏体/ /奥氏体结构越多，奥氏体结构越多，HICHIC敏感性越强。敏感性越强。 王斌，等王斌，等. . 合金元素和控制轧制对低合金高强度钢抗硫化氢合金元素和控制轧制对低合金高强度钢抗硫化氢腐蚀的影响腐蚀的影响. .腐蚀与防护腐蚀与防护.2005.2005，2626（9 9）：）：402402406406；HICHIC裂纹形成于马氏体裂纹形成于马氏体/ /奥奥氏体结构与基体的界面氏体结构与基体的界面HICHIC裂纹形成于马氏体裂纹形成于马氏体/ /奥氏体奥氏体结构、结构、MnSMnS与与基体的界面与与基体的界面 组织对管线钢抗裂纹性能的影响组织对管线钢抗裂纹性能

34、的影响2.2.显微组织对氢脆及显微组织对氢脆及HICHIC的影响的影响 各种组织对各种组织对冷裂纹冷裂纹的的敏感性敏感性由小到大由小到大可排列成如下顺序可排列成如下顺序: :铁素体铁素体(F)(F)珠光体珠光体(P)(P)下贝氏体下贝氏体(B(BL L) )低碳马氏体低碳马氏体(M(ML L) )上贝氏体上贝氏体(B(BU U) )粒状贝氏体粒状贝氏体(B(BG G) )高碳孪晶马氏体高碳孪晶马氏体(M(MU U）。）。组织对管线钢抗裂纹性能的影响组织对管线钢抗裂纹性能的影响W2(n)W3(f)W7(n)强度较低时，熔敷金属的组织以AF为主，板条贝氏体含量较少，AF较粗大，各AF片长宽比为41

35、左右。如左图强度提高到接近700MPa，AF变的十分细小，但是贝氏体板条的数量并未发生明显变化。如左图强度到接近800MPa，组织中贝氏体较多而AF的数量大大减少，此时AF片的宽度减小，长度急剧加大达到81甚至更高。上图中Cr、Mo等合金元素含量较高，熔敷金属中形成大量的粗大的贝氏体板条，导致W7熔敷金属低温冲击韧性值很低温冲击韧性值很低不同热输入对不同热输入对800Mpa800Mpa钢级管材焊缝组织的影响钢级管材焊缝组织的影响30kJ/cm20kJ/cm10kJ/cm 不同焊接热输入下焊缝金属表层焊道的典型组织热输入10kJ/cm时，焊缝组织明显以细密的板条贝氏体为主，此外针状铁素体也占有一

36、定比例，而且其尺寸较大，粒状贝氏体组织的数量则显得很少。热输入20kJ/cm时，焊缝组织以细小的针状铁素体为主，而板条贝氏体的数量大大减少。热输入30kJ/cm时，焊缝组织仍以针状铁素体为主，针状铁素体开始粗化，而且组织开始等轴化，粒状贝氏体的数粒状贝氏体的数量开始增多，板条贝氏量开始增多，板条贝氏体也变的比较粗大体也变的比较粗大。不同热输入的焊缝组织的TEM照片。热输入为10kJ/cm时，焊缝金属贝氏铁素体板条,及针状铁素体的精细结构照片。热输入20kJ/cm时，焊缝金属贝氏铁素体板条,及针状铁素体的精细结构照片。热输入30kJ/cm时，焊缝金属贝氏铁素体板条与等轴化的粒状贝氏体，和以夹杂物

37、为核心形核的针状铁素体的精细结构照片。10kJ/cm20kJ/cm30kJ/cm不同热输入对不同热输入对800Mpa800Mpa钢级管材焊缝组织的影响钢级管材焊缝组织的影响不同热输入对不同热输入对800Mpa800Mpa钢级管材焊缝力学性能影响钢级管材焊缝力学性能影响距焊缝中心的距离/mm焊接热输入与焊接接头显微硬度的关系热输入对焊缝低温冲击韧性的影响不同热输入的接头抗拉强度的影响随着热输入的增大，焊接接头的强度逐渐下降。热输入的变化则通过改变合金元素和冷却速度两个因素来影响接头的性能。1.在不同的热输入下都可以获得具有良好低温冲击韧性的焊缝金属。2.焊缝金属的冲击吸收功随着试验温度的下降而降低。分析得在整个焊缝金属中造成了明显的合金成分的分