大口径钢管水压断裂试验

在进行水压断裂试验时,大口径钢管的母体金属破裂,而在正火之后,则焊缝中心破裂。同时,高频电流厚壁管的延伸率小于电阻焊接管的延伸率。在进行疲劳试验时,取得了类似的结果。焊接后,高频电流焊接管能经受住很多次试验循环;相反,在正火之后,电阻焊接管却破裂较迟,而且正火之后在所有各种情况下,破裂都沿焊缝发生(甚至在试样的母涔金属上刻有沟槽时,也是如此)。

根据对不同尺寸的正火大口径钢管扩口百分率的分布同焊接方法和正火保温时间的关系频率曲线进行的分析,得出这样的结论:质量最佳的是用150赫电流电阻焊接的钢管。正火保温时间增至30分钟,对于直径40毫米以下的钢管实际上并不会改变扩口试验结果;对于大于上述直径的钢管,延长正火保温时间会提高扩口百分率。正火可改善压扁试验结果,尤其是对于合金钢管,保温愈久。效果愈大;15F2C①钢钢管焊接后压扁率为4458,正火后为55至管壁接触;15XT'2CQMP钢钢管焊接后压扁率为2558,不保温正火后为22至管壁接触,在保温30分钟时,则为62至管壁接触。电阻焊管在正火后较之高频焊接管(不经正火的及正火的)能更好地经受卷边试验,而且所有正火后的钢管试样均沿焊缝破裂。延长正火保温时间可改善卷边和轴向压缩试验的结果。

因此高于上临界温度的无保温正火会使低碳钢管的焊缝和母体金属的机械性能相接近。延长保温至30分钟不会改变大口径钢管的机械特性。适于在高于上临界温度下空气淬火的低合金钢管,正火会降诋焊缝的强度和塑性,但会改善母体金属的这两项指标。延长正火的保温时间会降低强度指标,却提高塑性指标,并使焊缝和母体金属的性能接近。但在钢管正火并保温30分钟之后,仍不能达到退过火的原料带钢的性能。

无论是碳钢或是低合金钢,大口径钢管正火后焊缝的性能均次于母体金属。高频电流焊接管的这种差别较之电阻焊接管尤为显著,特别是塑性方面。

与焊接后的钢管试样不同,正火钢管试样在工艺试验时沿焊缝中心破裂。正火会改善焊接管压扁和轴向压缩试验的结果。例如25 x 1.3毫米碳钢钢管试样不保温正火后压扁到管壁相接触而无裂纹的占90100%,而51x 2.0毫米钢管试样则占70%大口径钢管能经受压扁的占5060%以上,而且正火时的保温时间越长,试验结果越好。

大口径钢管试样正火后的扩口率低于焊接后的。25×1.3毫米碳钢钢管焊接后的扩口率为3645%,而正火后的为2335%。电阻焊接的正火大口径钢管的扩口率比高频电流焊接管的高。正火的高频电流焊管的卷边试验结果不如焊接后的钢管。碳钢钢管正火后为铁素体珠光体组织。在焊缝中心保留有晶粒比母体金属大ll.5级的狭窄铁素体带。

在焊接后和不同保温时间(最长达30分钟)的正火后,按巴顿电焊研究院的方法测定碳含量时,发现和焊接后一样,在焊缝中心有0.05 -0.20毫米宽的脱碳层。在保温30分的正火后,发现碳沿焊缝宽度有某种重新分布,看来这与碳朝着焊接时脱碳的焊缝中心定向扩散有关。可以援引大口径钢管高频焊接后和不同保温时间正火后焊缝截面碳含量的变化曲线作为例证。

不论正火时的保温时间长短,与焊接后一样,焊缝区的气体含量总是高于母体金属中的气体含量。但是当延长保温时间时,焊缝金属中的氢和氧的含量去随保温时间的延长而降低。金属中的氮含量与保温时闭长短无关。焊缝中心的铁素体细晶粒带在正火后由于碳、氢、氧的含量降低而仍旧保留。

焊缝中心的铁素体晶粒甚至在保温时间相当长的情况下也不增长。高倍放大研究形成“白色条带”的铁素体晶界可以得出这样的结论,铁素体晶界被细散析出物封闭,这些析出物在正火温度下不溶解,阻止铁素体晶粒增长,同时促使焊缝中心区强化,因此大口径钢管在正火后做工艺试验时仅沿“白色条带”破裂。

低合金钢钢管进行正火会使焊缝金属减弱,而使母体金属增强。这是因为大口径钢管使用的是具有铁素体珠光体组织的退火带钢。进行正火时,在15F2C◇钢焊缝组织中出现贝氏体区,而15XF2C~MP钢则完全变成贝氏体组织。由于在焊接热周期中所形成的马氏体区在组织中消失,焊缝强度下降。http://www.gbt14976.com/Info/View.Asp?id=444

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