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本文在焊接热模拟的基础上,通过显微硬度、夏比冲击,借助于光学显微镜、扫描电子显微镜等分析手段研究了X90和X100管线钢焊接热影响区的组织和性能。试验结果表明:(1)X90和X100管线钢热影响区原始奥氏体晶粒的粗化温度同组织中第二相粒子对晶界的钉扎作用和高温溶解有关。当加热温度低于1250℃时,组织含有大量的第二相粒子钉扎原始奥氏体晶界阻碍晶粒的长大,晶粒长大缓慢,X90和X100管线钢原始奥氏体晶粒平均尺寸分别为29.5μm和26.9μm;当温度达到1300℃时,由于部分第二相粒子溶解、聚集长大减少了对原始奥氏体晶界的钉扎,晶粒开始有所粗化,平均尺寸分别为49.5μm和48.3μm;当温度达到1350℃时,组织中第二相粒子基本溶解,原始奥氏体晶粒急剧长大,平均尺寸分别达到77.9μm和69.7μm。(2)在高强度管线钢的焊接热模拟实验中,随着冷却速度的增加,X90和X100管线钢的硬度总体上呈逐渐增大的趋势,这主要与对应试样的组织有关。对于X90管线钢,当冷却速度在0.5~15℃/s范围内,组织主要由准多边形铁素体过渡到粒状贝氏体,且粒状贝氏体含量逐渐增加,块状的M-A岛逐渐向薄片状转变,尺寸也逐渐减小。当冷却速度逐渐增大到30℃/s时,组织主要为致密均匀的板条贝氏体,点状的M-A组元均匀的分布在铁素体基体内。在冷却速度达到50℃/s时,组织中出现了马氏体。而X100管线钢,冷却速度在0.5~30℃/s范围内,组织主要为粒状贝氏体和板条贝氏体,且随冷速的增大,板条贝氏体比例逐渐增大。M-A组元由大块状逐渐转变为条状或短棒状。当冷却速度达到50℃/s时,组织中出现了板条马氏体。(3)经过焊接热模拟试验后,不同热输入下X90和X100管线钢的组织和性能变化规律基本相似:在较大的焊接热输入下(35~110KJ/cm),X90和X100管线钢的组织主要为粒状贝氏体和少量针状铁素体,冲击断口主要为脆性断裂,韧性较差;随着热输入的减小(10~25KJ/cm),组织主要为板条贝氏体及少量马氏体,冲击断口主要为塑性断裂,表现出较好的韧性。