焊接接头的韧性与基体相比严重下降，这是由于管线钢在焊接过程中，焊缝附近的母材受焊接热循环过程的影响，被加热到接近母材熔点的温度，出现沿焊缝两侧分布的一条晶粒粗大的粗晶组织区，即焊接热影响区（HAZ）。HAZ与母材相比，韧性损失20%以上，HAZ成为焊接接头的薄弱环节，成为裂纹的开裂源或沿焊道方向长程扩展的通道。
 

　　经过研究X80高强管线钢管焊接热影响区产生裂纹的原因，检测表明，HAZ粗晶区具有明显的组织不均匀性，焊趾焊根处存在应力集中。当焊接工艺不合理，或母材中夹杂物数量较多、形态及分布不均匀时，裂纹易在焊趾处靠近熔合线的 HAZ中形成。裂纹起源处的组织为粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体组织； 贝氏体铁素体上的MA岛尺寸较大，且有尺寸较大的夹杂物存在。因此，提高母材的纯净度、降低夹杂物含量、优化焊接工艺使HAZ获得细小均匀的组织，才可有效避免裂纹的产生。基体上MA岛的形态和分布是影响 HAZ粗晶区性能的主要因素，粗大的MA岛易使裂纹启裂。焊接热输入越大，越容易形成边界形核铁素体，使MA岛硬度增加，裂纹越容易沿着MA岛与基体的交界处形核和开裂。另外，在焊接残余应力、越来越高的工作压力及复杂输送介质作用下，高强管线钢焊接接头很容易产生应力腐蚀裂纹和氢诱导裂纹。焊缝金属中的针状铁素体及由于适量的Ti添加形成的弥散的含钛碳氮化物有可能成为氢的捕获点，有助于防止在酸性环境中裂纹的产生。但如果焊缝金属中Ti或Mn含量过多，则在冷却过程中会形成较多的贝氏体或MA岛，造成硬度增加，极易形成应力腐蚀裂纹和氢诱导裂纹裂纹。Al及Si的氧化物夹杂与基体之间通常存在缝隙，易成为氢诱导裂纹的起源，而氧化铝夹杂易造成应力腐蚀裂纹形核。对裂纹附近的显微组织观察表明，夹杂物与基体界面处、铁素体基体与MA岛界面处、MA岛内部以及原始奥氏体晶界是裂纹形核的主要位置。

　　根据上述分析，可以采取以下控制管线钢焊接裂纹的措施：1）提高母材的纯净度，降低夹杂物含量，并严格控制母材的成分，控制碳当量低于0.23%以保证材料具有较低的冷裂纹敏感性。2）采用Ti微合金化，生成的TiN粒子具有较好的钉轧奥氏体晶界作用。同时，利用氧化物冶金方法，在钢中形成大量的Ti2O3、TiO2、TiO等粒子，可作为晶内铁素体的形核核心，在奥氏体内部形成针状铁素体，把原始奥氏体分割成小区域，有效细化之后形成的贝氏体组织，从而大大地提高HAZ的冲击韧性。钢中w（Ti）/w（N）比值应掌握在稍低于2.39。3）适当降低焊接热输入，可减小奥氏体晶粒度，使贝氏体中板条贝氏体增加而粒状贝氏体减少，使贝氏体铁素体板条宽度变窄，并减少MA岛数量，可有效提高HAZ的冲击韧性。X80管线钢优化的焊接热输入约为30kJ/cm，焊接速度约为1.5m/min。

责任编辑：李玲珊

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