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文档简介

12MNNIVR钢热处理性能及大热输入焊接韧性杨云清,刘吉文。张勇伟,李玉路。高海亮,谭小斌华菱湘潭钢铁公司,湖南湘潭4L1101摘要结合湘钢新一代石油储罐用钢板不同热处理工艺组织和力学性能分析,采用焊接热模拟,研究不同热处理工艺的钢板对大热输入焊接粗晶区韧性的影响。研究表明采用直接淬火DQ的钢板,第二相粒子比在离线淬火RQ工艺的数量多、尺寸小,大热输入循环后原奥氏体晶粒尺寸小;同时在线淬火后,采用快速加热回火,大热输入焊接性能最佳。关键词热处理工艺;组织及性能;大热输入;粗晶区焊接韧性中图分类号TH1422;TG156文献标识码A文章编号10014837201309001109DOI103969JISSN10014837201309002HEATTREATMENTPROPERTIESOFSTEEL12MNNIVRANDITSTOUGHNESSINWELDINGCORSEREGI0NYANGYUNQING,LIUJIWEN,ZHANGYONGWEI,LIYULU,GAOHAILIANG,TANXIAOBINVALINXIANGTANIRONANDSTEELCOMPANYLIMITED,XIANGTAN411101,CHINAABSTRACTMIEROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOFDIFFERENTHEATTREATMENTAREANALYZEDWITHSTEELOILSTORAGETANKSOFANEWGENERATIONOFXIANGTANSTEEL,USINGTHERMALSIMULATIONOFWELDINGSTEELPLATESOFDIFFERENTHEATTREATMENTPROCESSESFORLARGEHEATINPUTHAZTOUGHNESSTHESTUDIEDSHOWSTHATTHEUSEOFDIRECTQUENCHINGOFDQSTEELPLATE,THESECONDPHASEPARTICLESTHANTHEQUANTITYINTHEOFFLINEQUENCHINGOFRQTECHNOLOGY,MORESMALLSIZE,HIGHHEATINPUTAFTERTHECIRCULATIONOFSMALLPRIORAUSTENITEGRAINSIZE;ATTHESALNETIME,HARDENEDSTEELISONLIN,TEMPEREDSTEELISRAPIDLYHEATED,LARGEHEATINPUTWELDINGSTEELBESTPERFORMANCEKEYWORDSHEATTREATMENTPROPERTIES;MICROSTRUCTUREANDPROPERTIES;HIGHHEATINPUT;TOUGHNESSINWELDINGCORSEREGION0引言湘钢第四代原油储罐用12MNNIVR钢板将焊接热输入提高到145KJEM以上。湘钢第五代原油储罐用钢的研发基于湘钢五米宽厚板厂先进设备的投产,开展TMCP及在线淬火新工艺、钢板抗震性和抗腐蚀性技术以及客户应用研究,同时将湘钢的大热输入储罐钢推广应用到L5万M。以上的项目工程上,推动大罐钢的国产化进程。文献57中针对石油储罐用12MNNIVR钢板化学成分、冶炼工艺、轧制工艺对钢板大线能量焊接的影响进行了深入的研究,钢板的化学成12MNNIVR钢热处理性能及大热输入焊接韧性VO130N092013分、冶金工艺、轧制工艺确定后,其热处理后钢板组织和性能是决定钢板焊接性能的关键。文中研究石油储罐用试验钢热处理后性能及大热输入的焊接韧性。1离线淬火和离线回火组织和性能11淬火态钢板的组织与性能淬火态钢板性能见表1,可看出钢板淬火后的塑性及韧性较好。钢板淬火后的金相组织如图1所示。从图1可以看出,当采用910OC淬火时,马氏体板条束在长度方向上明显变短,而宽度方向变化较小。这是因为马氏体是切变形成的,均匀切变在长度方向上不会穿越奥氏体晶界。切变范围的大小受到奥氏体晶界限制,较低温度转变的马氏体受到先前形成马氏体晶体的限制,因此马氏体板条束在长度方向上会变短。钢板经940淬火后,试验钢出现典型的马氏体板条束。940OC淬火的奥氏体晶粒要大于910OC淬火的晶粒,马氏体板条呈现更发达的形貌,且在一个原始奥氏体晶粒内有多个马氏体晶区,一个晶区内又可被几个马氏体单元所分割,这些马氏体单元平行排列成束状,相邻的板条束间以大角晶界相间,板条束长尺寸方向与板条马氏体边界平行。表1离线淬火钢板的力学性能轧制方法编号淬火温度RP02MPARMPAAK一20J未再结晶区轧制1910630770185L80未再结晶区轧制294065080O18145图1离线淬火钢板金相组织12回火态钢板的组织与性能经不同热处理工艺钢板调质后力学性能如表2所示。由表2可知钢板经910及940调质热处理后,符合力学性能标准要求的钢板,并且均符合用户要求的屈强比小于09。钢板在全部的调质温度组合下,力学性能均符合标准要求,且有较大富余量,其屈服强度和抗拉强度随淬火和回火温度的改变,变化不大,显示出良好的回火稳定性。采用910QC淬火并回火的钢板强度富余量不大,12B940考虑工业化生产的工艺波动,应该选用940OC淬火再进行回火的工艺,可以保证工业化生产中调质态钢板力学性能的稳定。钢板经940C【淬火后,分别经620,640,660OI回火,其金相组织如图2所示。可以看出,钢板经不同回火温度回火,其金相组织主要为回火索氏体、回火马氏体、粒状碳化物。通过对表2及图2分析选用940淬火后,分别经620660回火工艺均能够达到良好的综合力学性能。第30卷第9期压力容器总第250期5结论13种调质工艺的12MNNIVR试样,经相同的大热输入焊接热循环后,原奥氏体晶粒尺寸不同,由高到低排序为控轧一离线淬火一离线回火CRRQT控轧一在线淬火一离线回火CRDQT控轧一在线淬火一在线回火CRDQHOP;2经未再结晶区轧制的12MNNIVR钢板在线淬火后,采用快速加热回火,钢板能够获得更多的细小弥散第二相粒子,HAZ粗晶区韧性表现出与原奥氏体晶粒尺寸的规律相反,控轧一在线淬火一在线回火CRDQHOP热处理工艺的HAZ韧性最好,控轧一离线淬火一离线回火CRRQT韧性较差。参考文献112MNNIVR焊接接头力学性能试验报告R中石化第十建设公司,20122马朝晖,王国栋08MNNIVR原油储罐用钢的腐蚀性能研究J腐蚀科学与防护技术,2009,2132522543钢在HS环境中的腐蚀实验报告R中国科学院金属研究所石油化工材料腐蚀与安全评价实验室,20】14闻明科,刘伟明,曲朝霞大型原油储罐用钢在NAHSO,溶液中腐蚀过程的特点研究J腐蚀科学与防护技术,2009,2154644675杨云清,谭小斌,于青,等新一代原油储罐用钢板的开发J压力容器,2012,29960666杨云清,雷辉,翟运涛,等冶炼工艺对12MNNIVR钢板焊接性能影响J压力容器,2012,291157647杨云清,华浩,高擎,等轧制工艺对12MNNIVR焊接性能的影响J宽厚板,2013,4588习天辉,陈晓,袁泽喜大线能量焊接用钢热影响区组织和性能的研究进展J特殊钢,2003,245159曹长娥,王怀宇采用细小贝氏体改进大线能量高强度钢板的热影响区HAZ韧性J宽厚板,2004,102394210章小浒,李晓燕大焊接线能量储罐用钢的开发与应用J压力容器,2003,201161911王永强,韩彩红,庞雷,等大直径超高压旋转水射流装置的研制及工程应用J流体机械,2011,3910424412章小浒大型原油储罐用钢的焊接热模拟试验J压力容器,2009,261014收稿日期20130628修稿日期20130805作者简介杨云清1964一,男,高级工程师,主要从事宽厚板新产品开发及宽厚板生产工艺研究工作,通信地址411101湖南省湘潭市岳塘区钢城路湘钢宽厚板厂,EMAILXGKHBYYQ163COM。上接第74页在预紧人孔法兰后进行的一回路水压试验中,使用了螺纹镶套的人孔与正常的人孔均无任何泄漏现象。打开人孔后,对所有螺孔进行了检查如图6所示,均未见异常。5结语螺纹镶套技术作为一种成熟的技术,在其他行业已广泛应用,但是在核电设备上的应用尚属罕见。此次在蒸汽发生器上的成功应用,为其他核电厂及相关单位处理类似问题提供了较好的借鉴。参考文献23张志权钢丝螺套拉力试验J航空标准化,1977,

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