S390焊接性能分析报告.doc

11. 取样情况受河北钢铁集团敬业钢铁有限公司委托，北京科大分析检验中心有限公司对该公司规格为 6mm×1010mm 的 S390 管线钢产品的焊接性能进行试验分析和评价，试验分析的内容包括母材和焊缝的化学成分、常规力学性能试验、韧-脆转变温度测定、导向弯曲试验、硬度试验、剖面金相分析、低倍组织分析等，在试验分析的基础上，参考 GB/T 14164-2002《石油天然气输送管用热轧宽钢带》和 CDP-S-NGP-PL-006-2011-2《天然气管道工程钢管通用技术条件 》等技术文件分析评价钢板的焊接性能该公司管线钢试验钢板的规格和炉批号如表 1 所示，焊接件取自于原钢板 1/4宽度位置，纵向对接焊缝长度 0.5 米后钢板的宏观形貌如图 1 所示焊接钢板取样示意图见图 2 所示表 1 试验钢板规格和炉批号管线钢钢牌号 S390规格（mm） δ6×1010炉批号 1322960-1图 1 焊接钢板宏观形貌S390，δ6mm 焊接钢板2图 2 焊接钢板取样示意图2. 试验过程和结果2.1 材料化学成分分析(1)取样位置：δ6mm 焊接钢板的母材和焊缝；(2)试验标准：GB/T 4336-02, GB/T 11261-06, GB/T 20124-06, GB/T 223.82-07, GB/T 20123-06, GB/T 223.75-08 等；(3)试验分析：试验结果见表 2，表中同时列出了 GB /T 14164-2005 《石油天然气输送管用热轧宽钢带》对 S390 的化学成分规范要求。

对比表明，钢板的化学成分在规范要求范围内表 2 S390，δ6mm 化学成分分析结果及标准规定对照（ wt./%）S390，δ6mm元素S390 化学成分标准值（GB /T 14164-2005）焊缝 母材C ≤0.20 0.074 0.075Si ≤0.40 0.25 0.27Mn ≤1.40 1.35 1.38P ≤0.030 0.014 0.0163S ≤0.030 0.0050 0.0052Cr / 0.022 0.024Mo / ≤0.01 ≤0.01Ni / 0.021 0.032Nb / 0.035 0.039V / ≤0.01 ≤0.01Ti / 0.017 0.020Cu / 0.016 0.015B / ≤0.0005 ≤0.0005Al / 0.027 0.028V+Nb+Ti ≤0.15 0.062 0.069CE（Pcm） 注 ≤0.25 0.15 0.15注：（1）当碳含量（Wt.%）大于 0.12 时，碳当量计算式为：Mn(CroV)(NiCu)CEW（ Ⅱ ）（2）当碳含量（Wt.%）小于或等于 0.12 时，碳当量计算式为：SinuNirCEPcmB（ ）2.2 拉伸试验（1）取样位置：母材及焊接区，具体取样方向和位置见图 2；（2）试样尺寸：标距为 50mm，宽度为 12.5mm；（3）试验标准：GB/T 228.1-2010，试验温度为室温；（4）试验分析：试验结果见表 3，表中同时列出了标准 GB /T 14164-2005 和CDP-S-NGP-PL-006-2011-2 对 S390 的力学性能规范要求，焊接钢板在标准的规范要求范围内。

焊接拉伸试样断裂位置如图 3 所示，在母材处断裂表 3 S390，δ6mm 拉伸力学性能试验结果S390，δ6mm 钢板Rm（MPa）Rt0.5 Rt0.5/Rm A（%）4母材（ GB /T 14164-2005） 490~755 390~545 0.93 ≥19焊缝（CDP-S-NGP-PL-006-2011-2） ≥490 / / /587.76 437.81 0.74578.50 473.66 0.82焊缝（50 ×12.5mm）554.18 435.50 0.79566.99 462.54 0.82 24.6549.57 421.81 0.77 24.6取样位置横向母材（50 ×12.5mm）575.17 464.24 0.81 24.6图 3 焊接(δ6mm) 拉伸试样在母材断裂2.3 夏比系列冲击试验（1）取样位置：在母材、焊缝和热影响区处分别制取横向冲击试样，具体取样方向和位置见图 2，焊接热影响区的制样示意图如图 4 所示；（2）试样规格：母材 5×10×50，焊缝 2.5×10×50；（3）缺口类型：V 型缺口；（4）试验标准：GB/T 229-2007；（5）母材试验分析：试验结果如表 4 所示，表中同时列出了标准 GB /T 14164-2005《石油天然气输送管用热轧宽钢带》的技术要求，对比表明，母材横向冲击性5能符合标准的规范要求； （6）钢板焊缝和热影响区的韧脆转变温度试验过程和结果分析：自低温（-196C）到室温（20 C）进行系列温度下的冲击试验，结果如表 5、6 所示，根据试验结果绘制的韧脆转变曲线如图 5、图 6 所示。

表 4 S390，δ6mm 钢板母材夏比冲击试验结果（0℃）冲击功（J）取样钢板 取样位置单个值 平均值S390 夏比冲击标准值（GB /T 14164-2005 ） / ≥42110.088.5S390，母材 δ6mm121.5106.7图 4 热影响区冲击试样开缺口位置示意图热影响区 V型缺口位置6图 5 S390，δ6mm 钢板焊缝韧脆转变曲线图 6 S390，δ6 mm 钢板热影响区韧脆转变曲线表 5 S390，δ6mm 钢板焊缝夏比系列温度冲击试验结果冲击功（J） CA（100%）试验温度（℃）单个值 平均值 单个值 平均值90.6 0+2085.287.900788.1 078.2 583.3 7094.685.46676.5 985.5 6-2090.984.36748.7 3466.5 21-4024.546.64533.39.0 7211.5 59-6011.010.56665.77.4 786.0 80-805.26.288822.1 100-1001.71.91001001.2 100-1960.81.0100100FATT 50 -50.8℃Q/SYGJX101-2010版要求0℃时， S390 横向冲击功≥42J，更低的温度下冲击试验结果满足此条件也可验收。

表 6 S390，δ6mm 钢板热影响区夏比系列温度冲击试验结果冲击功（J） CA（100%）试验温度（℃）单个值 平均值 单个值 平均值101.5 0105.3 0+20102.6103.1000 99.5 99.8 0 0897.3 0102.7 097.6 2-2095.296.42291.3 294.2 6-4090.692.01374.6 2179.5 25-6083.179.03025.380.1 3348.6 57-8051.259.65949.63.8 100-1003.73.751001002.2 100-1961.41.8100100FATT 50 -74.4℃Q/SYGJX101-2010版要求0℃时， S390 横向冲击功≥42J，更低的温度下冲击试验结果满足此条件也可验收2.4 低倍组织分析（1）取样位置：δ6mm 焊接接头，具体取样方向和位置见图 2；（2）试验方法：GB/T 226-91；（3）试验分析：焊缝低倍组织形貌如图 7 所示，钢板焊接区域均未见气孔、夹渣、裂纹、未熔合、未焊透等焊接缺陷9图 7 S390，δ6mm 钢板低倍组织形貌分析2.5 金相分析（1）取样位置：金相试样具体取样方向和位置见图 2，在钢板母材横截面制取晶粒度检验试样，在钢板纵截面制取夹杂物检验试样；（2）试验方法：GB/T 13298-91, GB/T13299-91；（3）试验分析：母材夹杂物、微观组织、晶粒度检验结果如表 7 所示，焊缝不同区域的微观组织检验结果见表 8。

热影响区-过热区焊 缝侵蚀后热影响区-正火区10图 8 S390，δ6mm 钢板金相组织分析表 7 S390，δ6mm 母材试样金相检验结果非金属夹杂物（级）A B C D 组织晶粒度（级）试样细 粗 细 粗 细 粗 细 粗S390， δ6mm / / 0.5 / 0.5 / 1.5 0.5B+少量PF+少量P12.5技术要求 ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 / /表 8 S390，δ6mm 焊缝试样组织检验结果热影响区钢板焊接区 焊缝粗晶区 细晶区S390， δ6mmB+少量 WF+少量 P+少量 IAF+少量 PF B+少量 PF+少量 P B+少量 PF+少量 P注：PF-多边铁素体 P-珠光体 B-粒状贝氏体 IAF-晶内成核铁素体 WF-魏氏体形铁素体2.6 导向弯曲试验（1）取样位置：δ6mm 焊接接头，具体取样方向和位置见图 2；（2）试验标准：GB/T 232-2010；（3）试验分析：弯曲角度为 180°，弯心直径为 30mm弯曲后的试样形貌如图 9 所示，试验结果如表 9 所示母 材11图 9 S390，δ6mm 焊接钢板导向弯曲试验试样形貌表 9 S390，δ6 mm 焊接钢板导向弯曲试验结果钢种规格（mm） 弯曲试验结果正弯 合格S390 6背弯 合格2.7 焊接区硬度分布（1）试验位置：母材、焊缝，具体测试位置见图 10；（2）试验标准：GB/T 4340.1-2009，试验温度为室温；（3）试验分析：试验结果见表 10。

S390，δ6mm 钢板母材最大硬度为195.7HV10，热影响区最大硬度为 186.0HV10，焊缝处最大硬度为 170.0HV10对比正弯 S390，δ6 mm背弯 S390，δ6 mm12表明，不同区域的硬度相差较小表 10 S390，δ6mm 焊接区-母材硬度分布（HV10 ）试样编号S390，δ6mm 1 2 3 4 最大硬度母材 189.6 185.1 195.7 187.9 195.7热影响区 184.5 180.1 175.7 186.0 186.0焊缝 166.5 169.5 170.0 167.1 170.0图 10 母材、热影响区、焊缝硬度测试位置3.结论根据以上试验结果并参照 GB/T 14164-2005《石油天然气输送管用热轧宽钢带 》和 CDP-S-NGP-PL-006-2011-2《天然气管道工程钢管通用技术条件》进行判定，具体试验结论如下：1)焊缝韧脆性转变温度 FATT50 为 -50.8℃，钢板热影响区为-74.4℃2)钢板焊接不同区域维氏硬度测试结果表明：S390，δ6mm 钢板的母材最大硬度为 195.7HV10，热影响区最大硬度为 186.0HV10，焊缝处最大硬度为170.0HV10。

不同区域的硬度相差较小、分布较为均匀3)母材显微组织由粒状贝氏体、少量多边铁素体和少量珠光体组成，焊缝组织为粒状贝氏体、少量晶内成核铁素体、少量魏氏体铁素体、少量多边铁素体和少量珠光体组织，焊接热影响区组织为粒状贝氏体、少量多边铁素体和少量珠光体组织4)母材晶粒度级别为 12.5 级5)焊接钢板的母材和焊缝材料化学成分、拉伸力学性能、冲击力学性能、非金属夹杂物级别以及导向弯曲试验结果均符合相关标准的技术规范要求。