管线钢螺旋埋弧焊管接头组织与性能的研究现状

为适应管道工程发展的需要，新一代高性能管线钢采用微合金化、超纯净冶炼和现代控扎、加速冷却的热机械处理（TMCP）工艺，已经能够提供具有足够强、韧特性的管线钢板卷。然而由于焊接工艺过程快速、高温、短时、受拘束的特点，使得焊接接头的显微组织呈现多样化和非均匀性，而且存在一定的梯度。

焊接过程中，母材热影响区（HAZ）上各点距焊缝的远近不同，各点所经历的焊接热循环不同，就会出现不同的组织，具有不同的性能。因而焊接热影响区是一个具有组织梯度和性能梯度的非均匀连续体。焊接HAZ的组织按其所经历的热循环的差异可划分为熔合区、粗晶区、细晶区、不完全重结晶区和时效脆化区等五个区段。

对于管线钢双面焊或多道焊，第二道焊缝的HAZ与第一道焊缝的HAZ相互重叠，在第一道焊缝的HAZ中形成部分或完全再热区。由于HAZ是一个连续变形的梯度组织区域，这一组织分布特征必然影响到它性能的分布。而焊接粗晶区处在焊缝和母材的过渡地带，它不仅具有明显的物理和化学不均匀性，而且还经常在焊趾和焊根处出现咬边和裂纹等几何不均匀性所造成的应力集中，因而焊接粗晶区是整个焊接接头的一个薄弱环节。

粗晶区具有最低的断裂韧性值。而韧性是焊接接头一项重要的性能，对天然气管道的起裂和止裂有重要影响。所以，近十几年来，粗晶区组织和性能的变化成为人们关注的焦点，有关焊接粗晶区的研究已成为现代焊接物理冶金学的一个重要分支。但焊接HAZ是一个小范围的局部区域，要准确地测定热影响区，乃至粗晶区的韧性，并不是一件容易的事。

目前，研究管线钢螺旋埋弧焊管焊接HAZ的组织与性能的方法主要有两种：

（1）直接法直接法即研究实际焊接接头的热影响组织，采取对焊接接头进行取样、划线、腐蚀等措施，直接进行力学性能试验和金相分析。

（2）热模拟法20世纪40年代后开展了焊接热模拟研究。焊接热模拟法是在计算机控制的热模拟机上，对试样进行和实际焊接时相同的或相近的热循环，从而在一个相当大的区域（如3-7mm）获得与实际焊接热影响区相同的或相近的组织状态，因而可以制备足够尺寸的试样，对其进行性能和组织的测试。