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本文针对“西气东输”工程用钢——国产 X70 管线钢及其焊接接头的显微组织、硬度和氢诱发裂纹(Hydrogen-Induced Cracking, HIC)性能进行了深入的分析研究。 本研究采用不同的焊接工艺对X70 管线钢管进行环缝焊接。工艺一采用BOHLER E6010 焊条进行根焊,HOBART 81N1 自保护药芯焊丝半自动焊进行填充焊和盖面焊。工艺二采用STT半自动焊根焊+NOREAST外焊机自动焊进行填充和盖面焊接,根焊采用JM-58 焊丝,填充焊和盖面焊采用JM-68 焊丝。用金相显微镜及小负荷维氏硬度仪对两种环缝焊接接头的显微组织及硬度进行分析。分析表明工艺二接头组织较工艺一细小,焊接接头硬度除工艺二盖面焊偏高外,其他部位硬度均满足在H2S环境中的使用要求。 采用氢诱发裂纹标准试验方法研究国产 X70 管线钢及焊接接头的 HIC 性能。研究过程中借助了先进电子显微测试技术进行分析。研究表明,针状铁素体 X70管线钢具有优良的抗氢诱发裂纹的能力。主要是因为针状铁素体是由带有高密度的板条铁素体组成,裂纹扩展受到这些彼此咬和、互相交错分布的细小条束的阻碍。而且针状铁素体中的大量细小析出相与位错交互作用,为氢提供了更多的分布位置,降低了局部氢压,因此提高了抗 HIC 性能。X70 板卷不同部位及不同焊接接头的试验表明,有带状组织的部位产生了氢诱发裂纹。 进行了带状组织及非金属夹杂对管线钢氢诱发裂纹的影响研究。针对四种不同的 X60 管线钢进行的 HIC 试验表明,不能单纯的认为 Mn 含量高时 HIC 敏感性就大,如果不形成珠光体带状组织,即使 Mn 含量较高,仍能具有良好的抗 HIC性能。在非金属夹杂物与基体的界面处,由于热膨胀系数的不同易形成空洞,氢很容易聚集在这些空洞中,产生极大的氢压,从而导致裂纹萌生。随着非金属夹杂物含量的增加,管线钢 HIC 敏感性增加。但是,球形夹杂物可以减少应力集中,直接减少氢原子的聚集源。另外球形夹杂能为针状铁素体的形成提供形核源,从而提高抗 HIC 能力。