CN117849094A - 一种原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法 - Google Patents
一种原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117849094A CN117849094A CN202211215025.4A CN202211215025A CN117849094A CN 117849094 A CN117849094 A CN 117849094A CN 202211215025 A CN202211215025 A CN 202211215025A CN 117849094 A CN117849094 A CN 117849094A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipeline steel
- cooling
- affected zone
- heat affected
- sand paper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 131
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 93
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 84
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 62
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims abstract description 61
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 44
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 30
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 claims description 63
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 44
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 44
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 42
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 21
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 20
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 18
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 18
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 9
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 claims description 8
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明公开了一种原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,属于材料分析领域。本发明用于观测管线钢焊接热影响区连续冷却转变过程中不同冷却速率下的相变温度,基于相变过程中两种物相显微组织形貌的不同,对显微组织形貌随温度‑时间变化进行原位观测,能够得到准确的相变点温度。根据固态相变理论,管线钢在焊接热影响区连续冷却转变过程中,在不同的冷却速率下,管线钢的从奥氏体转变为贝氏体或马氏体等组织。奥氏体转变为贝氏体或马氏体,因为晶体结构的变化,显微组织形貌发生明显变化,通过形貌的变化可以确定相变点。本发明更加直观。
Description
技术领域
本发明属于材料分析领域,尤其是一种原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法。
背景技术
天然气作为一种清洁能源,天然气的使用可以明显降低碳排放量。利用长输管道运输天然气可以大规模、低成本的将天然气从资源丰富的西部地区运送至东南沿海消耗巨大的地区。
管线钢采用埋弧焊的方式制成钢管,然后将钢管采用环焊的方式连接起来,组成长输管道。长输管道的建设离不开焊接,焊接热影响区的质量对长输管道的安全服役有重要影响。利用焊接热影响区连续冷却转变图(SH-CCT图)可以为管线钢焊接选择焊接材料、优化焊接工艺参数、制定焊后热处理参数提供重要依据。 SH-CCT图也可以用于判断不同焊接热循环条件下获得的金相组织和硬度,估计冷裂纹的可能性,是管线钢焊接性分析的有力工具。SH-CCT图的建立依据冷却过程中相变开始和终止所对应的温度点,根据不同冷速条件下相变的开始点和终止点建立SH-CCT图。所以相变点的精准测量是建立SH-CCT图的基础。
许多文献报道了SH-CCT图的建立方法,其方法基于金相法、膨胀法、热分析法以及磁感应法等测试得到的相变点,其中膨胀法应用最为广泛。膨胀法测量相变点的理论基础为相变过程两种物相的膨胀系数不同,导致膨胀量的变化,通过膨胀量间接推测相变点。膨胀法测量相变点的过程中受多种因素的影响,如正负极热电偶的距离、热膨胀仪精度等,往往导致实际膨胀曲线与理论曲线存在偏差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,包括以下步骤:
(1)、将管线钢加工成圆柱形样品,之后进行打磨和抛光;
(2)、将圆柱形样品放置于超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚中;
(3)、将圆柱形样品以100~125℃/min的加热速率加热至200℃,之后以 800~1000℃/min的加热速率至1350℃,在1350℃保温0.5-2s,保温完成后以100℃ /s的冷却速率降温至900℃;
之后以预设冷却速率冷却至室温;
在加热、保温和冷却过程中,超高温激光共聚焦显微镜持续为圆柱形样品的显微组织拍照,获取显微组织随温度和时间的变化,获得试验结果;
(4)、重复步骤(2)~(3),在900℃由一系列冷却速率冷却到室温,得到不同冷却速率的试验结果;
(5)、根据不同冷却速率试验结果中显微组织形貌随温度-时间的变化,基于固态相变理论,得到管线钢焊接热影响区连续冷却转变过程中不同冷却速率下的相变温度。
进一步的,在步骤(1)中,若管线钢为环焊缝,则对横截面进行电火花切割,形成的两个平面的平行度≤0.05,加工成直径5~7mm、厚度为2~3mm的圆柱形样品。
进一步的,在步骤(1)中,若管线钢为直焊缝,则对纵截面进行电火花切割,形成的两个平面的平行度≤0.05,加工成直径5~7mm、厚度为2~3mm的圆柱形样品。
进一步的,在步骤(1)中,进行打磨的具体操作为:
将圆柱形样品的观察面在金相砂纸上进行打磨,依次经过180#、400#、800#、1500#和2000#金相砂纸打磨;
进一步的,进行抛光的具体操作为:
将经金相砂纸打磨过的圆柱形样品在抛光机上对观察面进行抛光,抛光剂选择粒度为W0.5的金刚石喷雾抛光剂。
进一步的,在步骤(2)中,将抛光后的圆柱形样品放置于超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚中,保持观察面朝向观察镜头。
进一步的,在步骤(2)中,所述超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚的型号为VL2000DX-SVF18SP型。
进一步的,在步骤(4)中,冷却速率为50℃/s、40℃/s、30℃/s、20℃/s、15℃ /s、10℃/s、7℃/s、5℃/s、3℃/s、2℃/s、1℃/s和0.5℃/s。
进一步的,在步骤(3)和步骤(4)中,超高温激光共聚焦显微镜每秒拍摄 1~15张显微组织照片。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明的原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,用于观测管线钢焊接热影响区连续冷却转变过程中不同冷却速率下的相变温度,基于相变过程中两种物相显微组织形貌的不同,对显微组织形貌随温度-时间变化进行原位观测,能够得到准确的相变点温度。根据固态相变理论,管线钢在焊接热影响区连续冷却转变过程中,在不同的冷却速率下,管线钢的从奥氏体转变为贝氏体或马氏体等组织。奥氏体转变为贝氏体或马氏体,因为晶体结构的变化,显微组织形貌发生明显变化,通过形貌的变化可以确定相变点。本发明得到的管线钢焊接热影响区连续冷却转变过程中相变温度相对于其他间接方法测得的相变温度更加直观。依据本发明建立的SH-CCT图,可以选择不同的焊接方法,确保管线钢焊接热影响区得到理想微观组织,从而提高管线钢焊缝的性能,保障天然气管道安全运行。
附图说明
图1为本发明的加热、保温和冷却工艺示意图;
图2为本发明的管线钢中直焊缝和环焊缝示意图;
图3为实施例1的冷速为10℃/s条件下的相变点;其中,图3a为膨胀法测试得到的相变开始点和结束点;图3b为冷却过程中621℃时对应的显微组织图;图3c为冷却过程中615.1℃时对应的显微组织图;图3d为冷却过程中609.7℃时对应的显微组织图;
图4为实施例2的冷速为50℃/s条件下的相变点;其中,图4a为膨胀法测试得到的相变开始点和结束点;图4b为冷却过程中613.4℃时对应的显微组织图;图4c为冷却过程中609.1℃时对应的显微组织图;图4d为冷却过程中604.3℃时对应的显微组织图;
图5为实施例6的冷速为3℃/s条件下的相变点;其中,图5a为冷却过程中 643.2℃时对应的显微组织图;图5b为冷却过程中640.5℃时对应的显微组织图;图5c为冷却过程中637.0℃时对应的显微组织图;图5d为冷却过程中632.8℃时对应的显微组织图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明的原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,能够实现焊接热影响区连续冷却转变过程中对相变前后显微组织形貌的变化进行实时观察,大大提高了相变点测试结果的可信度和准确度。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参见图1,图1为本发明的加热、保温和冷却工艺示意图。本发明为了建立管线钢SH-CCT图,采用图1的加热曲线模拟焊接工艺,升温速率采用超高温激光共聚焦显微镜设备的最大升温速率,峰值温度为管线钢实际焊接接头中粗晶热影响区对应的温度,采用不同的冷速为了模拟不同焊接方法(埋弧焊、半自动焊、组合自动焊和自动焊等)所对应的t8/5(从800℃冷却到500℃的时间),本发明图 1中的900℃开始模拟不同的冷却速率,避免了降温过程中冷速过快,导致过冷,影响800-500℃段的冷速。
参见图2,图2为本发明的管线钢中直焊缝和环焊缝示意图。管线钢钢管由钢板通过卷曲、埋弧焊接制成钢管,然后管线钢钢管通过环焊连接成管道。直焊缝为制管焊缝、实验采用纵截面样品;环焊缝为制管焊缝、实验采用横截面样品。
实施例1
为了建立X70管线钢环焊缝焊接热影响区连续冷却转变图,以X70管线钢横截面作为观察面,进行原位观测其相变点。在管线钢横截面作为上下表面,用电火花在壁厚中心处切割出直径为7mm、厚度为3mm的圆柱形原位观测样品,上下表面平行度为0.05。对原位观察样品的观察面在金相砂纸上进行打磨,依次经过180#、400#、800#、1500#和2000#金相砂纸。将经过金相砂纸打磨过的样品在抛光机上对观察面进行抛光,抛光剂选择粒度为W0.5的金刚石喷雾抛光剂,抛光至观察面无明显划痕。将抛光后的圆柱形样品放置于超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚中,保持观察面朝向观察镜头。
对超高温激光共聚焦显微镜陶瓷坩埚中的样品以125℃/min的加热速率加热至200℃,然后以1000℃/min的加热速率加热至1350℃,其误差范围为±10℃。在1350℃保温2s,然后以100℃/s的冷却速率冷却至900℃,然后再以10℃/s的冷却速率冷却至室温。
利用超高温激光共聚焦显微镜在管线钢样品在加热过程中、保温和冷却过程对其进行拍照,加热过程中保持10张/s,保温过程中5张/s,冷却过程中每15张 /s,记录显微组织随温度和时间的变化,获得试验结果。
参见图3,图3为冷速为10℃/s条件下的相变点;其中,图3a为膨胀法测试得到的相变开始点和结束点;图3b为冷却过程中621℃时对应的显微组织图;
图3c为冷却过程中615.1℃时对应的显微组织图;图3d为冷却过程中609.7℃时对应的显微组织图。621℃时对应的显微组织放大图中为奥氏体,615.1℃和609.7℃时对应的显微组织放大图中的奥氏体中出现了贝氏体板条组织,此时相变已经发生。根据固态相变理论和显微组织形貌的变化,通过对显微组织形貌随温度-时间的变化,得到X70管线钢在10℃/s的冷却速率条件下相变开始温度为615℃。
实施例2
为了建立X80管线钢环焊缝焊接热影响区连续冷却转变图,以X80管线钢横截面作为观察面,进行原位观测其相变点。在管线钢横截面作为上下表面,用电火花在壁厚中心处切割出直径为6mm、厚度为3mm的圆柱形原位观测样品,上下表面平行度为0.05。对原位观察样品的观察面在金相砂纸上进行打磨,依次经过180#、400#、800#、1500#和2000#金相砂纸。将经过金相砂纸打磨过的样品在抛光机上对观察面进行抛光,抛光剂选择粒度为W0.5的金刚石喷雾抛光剂,抛光至观察面无明显划痕。将抛光后的圆柱形样品放置于超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚中,保持观察面朝向观察镜头。
对超高温激光共聚焦显微镜陶瓷坩埚中的样品以100℃/min的加热速率加热至200℃,然后以800℃/min的加热速率加热至1350℃,其误差范围为±10℃。在1350℃保温1s,然后以100℃/s的冷却速率冷却至900℃,然后再以50℃/s的冷却速率冷却至室温。
利用超高温激光共聚焦显微镜在管线钢样品在加热过程中、保温和冷却过程对其进行拍照,加热过程中保持10张/s,保温过程中15张/s,冷却过程中每15 张/s,记录显微组织随温度和时间的变化,获得试验结果。
参见图4,图4为冷速为50℃/s条件下的相变点;其中,图4a为膨胀法测试得到的相变开始点和结束点;图4b为冷却过程中613.4℃时对应的显微组织图;图4c为冷却过程中609.1℃时对应的显微组织图;图4d为冷却过程中604.3℃时对应的显微组织图;613.4℃时对应的显微组织放大图中为奥氏体,609.1℃和 604.3℃时对应的显微组织放大图中的奥氏体中出现了贝氏体板条组织,此时相变已经发生。根据固态相变理论和显微组织形貌的变化,通过对显微组织形貌随温度-时间的变化,得到X80管线钢在50℃/s的冷却速率条件下相变开始温度为 609℃。
实施例3
为了建立X80管线钢环焊接热影响区连续冷却转变图,需要以X80管线钢横截面作为观察面,进行原位观测其相变点。在管线钢横截面作为上下表面,用电火花在壁厚中心处切割出直径为5mm、厚度为2mm的圆柱形原位观测样品,上下表面平行度为0.05。对原位观察样品的观察面在金相砂纸上进行打磨,依次经过180#、400#、800#、1500#和2000#金相砂纸。将经过金相砂纸打磨过的样品在抛光机上对观察面进行抛光,抛光剂选择粒度为W0.5的金刚石喷雾抛光剂,抛光至观察面无明显划痕。将抛光后的圆柱形样品放置于超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚中,保持观察面朝向观察镜头。
对超高温激光共聚焦显微镜陶瓷坩埚中的样品以100℃/min的加热速率加热至200℃,然后以1000℃/min的加热速率加热至1350℃,其误差范围为±10℃。在1350℃保温0.5s,然后以100℃/s的冷却速率冷却至900℃,然后再以30℃/s 的冷却速率冷却至室温。
利用超高温激光共聚焦显微镜在管线钢样品在加热过程中、保温和冷却过程对其进行拍照,加热过程中保持10张/s,保温过程中5张/s,冷却过程中每15张 /s,记录显微组织随温度和时间的变化,获得试验结果。
根据固态相变理论和显微组织形貌的变化,通过对显微组织形貌随温度-时间的变化,得到X80管线钢在30℃/s的冷却速率条件下相变开始温度为596.2℃。
实施例4
为了建立X80管线钢环焊接热影响区连续冷却转变图,需要以X80管线钢纵截面作为观察面,进行原位观测其相变点。在管线钢纵截面作为上下表面,用电火花在壁厚中心处切割出直径为6mm、厚度为2mm的圆柱形原位观测样品,上下表面平行度为0.05。对原位观察样品的观察面在金相砂纸上进行打磨,依次经过180#、400#、800#、1500#和2000#金相砂纸。将经过金相砂纸打磨过的样品在抛光机上对观察面进行抛光,抛光剂选择粒度为W0.5的金刚石喷雾抛光剂,抛光至观察面无明显划痕。将抛光后的圆柱形样品放置于超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚中,保持观察面朝向观察镜头。
对超高温激光共聚焦显微镜陶瓷坩埚中的样品以100℃/min的加热速率加热至200℃,然后以1000℃/min的加热速率加热至1350℃,其误差范围为±10℃。在1350℃保温1s,然后以100℃/s的冷却速率冷却至900℃,然后再以15℃/s的冷却速率冷却至室温。
利用超高温激光共聚焦显微镜在管线钢样品在加热过程中、保温和冷却过程对其进行拍照,加热过程中保持10张/s,保温过程中10张/s,冷却过程中每8张/s,记录显微组织随温度和时间的变化,获得试验结果。
根据固态相变理论和显微组织形貌的变化,通过对显微组织形貌随温度-时间的变化,得到X80管线钢在15℃/s的冷却速率条件下相变开始温度为613.5℃。
实施例5
为了建立X70管线钢环焊接热影响区连续冷却转变图,需要以X70管线钢横截面作为观察面,进行原位观测其相变点。在管线钢横截面作为上下表面,用电火花在壁厚中心处切割出直径为5mm、厚度为3mm的圆柱形原位观测样品。对原位观察样品的观察面在金相砂纸上进行打磨,依次经过180#、400#、800#、 1500#和2000#金相砂纸。将经过金相砂纸打磨过的样品在抛光机上对观察面进行抛光,抛光剂选择粒度为W0.5的金刚石喷雾抛光剂,抛光至观察面无明显划痕。将抛光后的圆柱形样品放置于超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚中,保持观察面朝向观察镜头。
对超高温激光共聚焦显微镜陶瓷坩埚中的样品以100℃/min的加热速率加热至200℃,然后以1000℃/min的加热速率加热至1350℃,其误差范围为±10℃。在1350℃保温1s,然后以100℃/s的冷却速率冷却至900℃,然后再以5℃/s的冷却速率冷却至室温。
利用超高温激光共聚焦显微镜在管线钢样品在加热过程中、保温和冷却过程对其进行拍照,加热过程中保持10张/s,保温过程中10张/s,冷却过程中每2张 /s,记录显微组织随温度和时间的变化,获得试验结果。
根据固态相变理论和显微组织形貌的变化,通过对显微组织形貌随温度-时间的变化,得到X80管线钢在5℃/s的冷却速率条件下相变开始温度为629.5℃。
实施例6
为了建立X80管线钢直焊接热影响区连续冷却转变图,需要以X80管线钢纵截面作为观察面,进行原位观测其相变点。在管线钢纵截面作为上下表面,用电火花在壁厚中心处切割出直径为5mm、厚度为3mm的圆柱形原位观测样品。对原位观察样品的观察面在金相砂纸上进行打磨,依次经过180#、400#、800#、 1500#和2000#金相砂纸。将经过金相砂纸打磨过的样品在抛光机上对观察面进行抛光,抛光剂选择粒度为W0.5的金刚石喷雾抛光剂,抛光至观察面无明显划痕。将抛光后的圆柱形样品放置于超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚中,保持观察面朝向观察镜头。
对超高温激光共聚焦显微镜陶瓷坩埚中的样品以100℃/min的加热速率加热至200℃,然后以1000℃/min的加热速率加热至1350℃,其误差范围为±10℃。在1350℃保温1s,然后以100℃/s的冷却速率冷却至900℃,然后再以3℃/s的冷却速率冷却至室温。
利用超高温激光共聚焦显微镜在管线钢样品在加热过程中、保温和冷却过程对其进行拍照,加热过程中保持10张/s,保温过程中10张/s,冷却过程中每1张 /s,记录显微组织随温度和时间的变化,获得试验结果。
图5为实施例6的冷速为3℃/s条件下的相变点;其中,图5a为冷却过程中 643.2℃时对应的显微组织图;图5b为冷却过程中640.5℃时对应的显微组织图;图5c为冷却过程中637.0℃时对应的显微组织图;图5d为冷却过程中632.8℃时对应的显微组织图。643.2℃时对应的显微组织放大图中为奥氏体,640.5℃和 637.0℃时对应的显微组织放大图中的奥氏体中出现了贝氏体板条组织,此时相变已经发生。根据固态相变理论和显微组织形貌的变化,通过对显微组织形貌随温度-时间的变化,得到X80管线钢在3℃/s的冷却速率条件下相变开始温度为 640.5℃。
实施例7
为了建立X80管线钢直焊接热影响区连续冷却转变图,需要以X80管线钢纵截面作为观察面,进行原位观测其相变点。在管线钢纵截面作为上下表面,用电火花在壁厚中心处切割出直径为6mm、厚度为3mm的圆柱形原位观测样品。对原位观察样品的观察面在金相砂纸上进行打磨,依次经过180#、400#、800#、 1500#和2000#金相砂纸。将经过金相砂纸打磨过的样品在抛光机上对观察面进行抛光,抛光剂选择粒度为W0.5的金刚石喷雾抛光剂,抛光至观察面无明显划痕。将抛光后的圆柱形样品放置于超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚中,保持观察面朝向观察镜头。
对超高温激光共聚焦显微镜陶瓷坩埚中的样品以100℃/min的加热速率加热至200℃,然后以1000℃/min的加热速率加热至1350℃,其误差范围为±10℃。在1350℃保温1s,然后以100℃/s的冷却速率冷却至900℃,然后再以0.5℃/s的冷却速率冷却至室温。
利用超高温激光共聚焦显微镜在管线钢样品在加热过程中、保温和冷却过程对其进行拍照,加热过程中保持10张/s,保温过程中10张/s,冷却过程中每1张 /s,记录显微组织随温度和时间的变化,获得试验结果。根据固态相变理论和显微组织形貌的变化,通过对显微组织形貌随温度-时间的变化,得到X80管线钢在0.5℃/s的冷却速率条件下相变开始温度为654.3℃。
利用本发明测试得到的相变点(如图3、图4所示),利用了原位观察的方法,通过获取管线钢焊接热影响区连续冷却转变过程中显微组织随温度的变化情况,显微组织发生改变时的温度即为相变点。本发明可以快速、高效、直观的获得管线钢的相变点,在测试相变点的过程中,同时可以获得显微组织随温度和时间的变化规律。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、将管线钢加工成圆柱形样品,之后进行打磨和抛光;
(2)、将圆柱形样品放置于超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚中;
(3)、将圆柱形样品以100~125℃/min的加热速率加热至200℃,之后以800~1000℃/min的加热速率至1350℃,在1350℃保温0.5-2s,保温完成后以100℃/s的冷却速率降温至900℃;
之后以预设冷却速率冷却至室温;
在加热、保温和冷却过程中,超高温激光共聚焦显微镜持续为圆柱形样品的显微组织拍照,获取显微组织随温度和时间的变化,获得试验结果;
(4)、重复步骤(2)~(3),在900℃由一系列冷却速率冷却到室温,得到不同冷却速率的试验结果;
(5)、根据不同冷却速率试验结果中显微组织形貌随温度-时间的变化,基于固态相变理论,得到管线钢焊接热影响区连续冷却转变过程中不同冷却速率下的相变温度。
2.根据权利要求1所述的原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,其特征在于,在步骤(1)中,若管线钢为环焊缝,则对横截面进行电火花切割,形成的两个平面的平行度≤0.05,加工成直径5~7mm、厚度为2~3mm的圆柱形样品。
3.根据权利要求1所述的原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,其特征在于,在步骤(1)中,若管线钢为直焊缝,则对纵截面进行电火花切割,形成的两个平面的平行度≤0.05,加工成直径5~7mm、厚度为2~3mm的圆柱形样品。
4.根据权利要求1所述的原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,其特征在于,在步骤(1)中,进行打磨的具体操作为:
将圆柱形样品的观察面在金相砂纸上进行打磨,依次经过180#、400#、800#、1500#和2000#金相砂纸打磨。
5.根据权利要求4所述的原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,其特征在于,进行抛光的具体操作为:
将经金相砂纸打磨过的圆柱形样品在抛光机上对观察面进行抛光,抛光剂选择粒度为W0.5的金刚石喷雾抛光剂。
6.根据权利要求1所述的原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,其特征在于,在步骤(2)中,将抛光后的圆柱形样品放置于超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚中,保持观察面朝向观察镜头。
7.根据权利要求6所述的原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述超高温激光共聚焦显微镜的陶瓷坩埚的型号为VL2000DX-SVF18SP型。
8.根据权利要求1所述的原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,其特征在于,在步骤(4)中,冷却速率为50℃/s、40℃/s、30℃/s、20℃/s、15℃/s、10℃/s、7℃/s、5℃/s、3℃/s、2℃/s、1℃/s和0.5℃/s。
9.根据权利要求1所述的原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法,其特征在于,在步骤(3)和步骤(4)中,超高温激光共聚焦显微镜每秒拍摄1~15张显微组织照片。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211215025.4A CN117849094A (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211215025.4A CN117849094A (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117849094A true CN117849094A (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=90546457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211215025.4A Pending CN117849094A (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117849094A (zh) |
-
2022
- 2022-09-30 CN CN202211215025.4A patent/CN117849094A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109520856B (zh) | 一种小试样蠕变裂纹扩展试验方法 | |
Richter et al. | Laser cladding of the titanium alloy Ti6242 to restore damaged blades | |
KR20190017687A (ko) | 초합금 보수 방법 | |
Jasman et al. | Effect of strong welding flow on the violence of low carbon steel results of SMAW welding with electrodes 7018 | |
CN108875113A (zh) | 变厚截面板激光焊接的熔深预测与控制方法及系统 | |
CN103111724A (zh) | 一种汽轮机叶片激光熔覆区域裂纹补焊方法 | |
Aydin | Relationship between a bainitic structure and the hardness in the weld zone of the friction-stir welded X80 API-grade pipe-line steel | |
CN111579397A (zh) | 一种激光增材制造合金钢构件的疲劳寿命预测方法 | |
CN112432862A (zh) | 一种焊接热裂纹敏感性的综合评价方法 | |
CN112881389B (zh) | 一种钢板电阻点焊熔核区直径的金相检测方法 | |
CN117849094A (zh) | 一种原位观测管线钢焊接热影响区冷却过程相变点的方法 | |
Wright et al. | Creep and creep-fatigue of Alloy 617 weldments | |
Liu et al. | Research on welding process of duplex stainless steel S31803 | |
Yohanes et al. | Effect of water depth on the microstructure and mechanical properties of SS400 steel in underwater welding | |
CN111014906A (zh) | 一种应用热模拟技术确定x65管线钢抗应力腐蚀开裂焊接参数的方法 | |
Samardžić et al. | THE INFLUENCE OF WELDING PARAMETERS ON WELD CHARACTERISTICS IN ELECTRIC ARC STUD WELDING. | |
JPH04240552A (ja) | 高温応力下における金属溶接部材の余寿命評価方法 | |
Kumar et al. | Research progress on friction stir welding of pipeline steels | |
Dobránszky et al. | Laser welding of lean duplex stainless steels and their dissimilar joints | |
CN104084680B (zh) | 一种球墨铸铁件的微色差焊接工艺 | |
JP2014505885A (ja) | 金属減量プローブおよび金属減量プローブの作製方法 | |
Zakaria et al. | Effect of heat treatment on the microstructural evolution in weld Region of 304l pipeline steel | |
RU2604744C2 (ru) | Экспресс-способ выбора наплавочных материалов и режимов наплавки роликов установки непрерывной разливки стали | |
Ikeh et al. | Effects of Electric Power Arc Inputs on the Fracture Surface and the Mechanical Properties of 0.4% C Steel | |
Abbass et al. | Influence of the butt joint design of TIG welding on corrosion resistance of low carbon steel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |