高强度管线钢的HAZ软化和脆化

高强度管线钢一般指屈服强度大于500MPa的超低碳、微合金细晶粒管线钢，如X80、X90、X100、X120高强度管线钢。这类钢焊接过程中、要避免HAZ(焊接热影响区)局部软化、脆化焊接问题。

1、HAZ软化

管线钢一般是通过TMCP工艺进行制造，显微组织主要为贝氏体/铁素体组织，晶粒细小，在焊接热循环作用下HAZ会发生相变、再结晶、晶粒粗化等现象，使焊缝强度下降，产生软化。

（1）研究表明，焊接线能量对HAZ软化有很大影响。焊接线能量越大，软化区就越宽。为了控制软化区宽度，可以采用超窄间隙气体保护焊。

（2）另外，母材强度及成分对HAZ软化也有一定的影响，含铌（Nb）、钒（V）、钛（Ti）等微合金元素时软化区宽度也会更窄一些。

（3）同时，如果焊接过程中由于焊后冷却速度低于轧制冷却期间的冷却速度，也会造成软化现象，使得管道的强度降低。可以采用补强覆盖焊接法，通过增加盖面焊缝的宽度和余高来改变软化带的形状和方向，在焊接过程中通过补强来保证焊接接头拉伸试样全部断裂在母材位置。

2、HAZ脆化

HAZ脆化就会对结构件的安全性带来严重影响。焊接热影响区脆化往往是造成管线钢发生断裂，诱发灾难性事故的根源。

高强度管线钢的HAZ局部脆化主要包括热影响区粗晶区脆化和临界粗晶区脆化。

（1）粗晶区脆化

热影响区粗晶区脆化主要是由晶粒粗大及脆硬性非平衡组织造成的，为防止其产生，一般应严格控制焊接线能量，采用预热、后热等工艺措施。

（2）临界粗晶区脆化

临界粗晶区脆化一般发生在被焊母材板厚或壁厚较大，必须进行多层多道焊时。对于高强度管线钢来讲，双面焊或多道焊的临界粗晶区局部脆化的韧性损失一般为60%～70%。为了避免临界粗晶区脆化而影响焊接结构的使用，焊后一般要进行不完全回火处理来打断非平衡组织在快速加热冷却过程中的位相继承关系，即可消除临界粗晶区脆化的发生。