Prueba de soldadura de grietas en frío de acero para tuberías X80

El acero para tuberías X80 se fabrica con alta resistencia y tenacidad mediante refuerzo por deformación, y también es de grano ultrafino y alta pureza. Por lo tanto, este acero impone requisitos especiales al proceso de soldadura, principalmente en cómo prevenir el engrosamiento del grano, el ablandamiento local y la fragilización en la zona afectada por el calor, cómo lograr la pureza del metal de soldadura y el refinamiento del grano, cómo elegir métodos de soldadura y procesos de soldadura mejorados. El engrosamiento del grano en la zona afectada por el calor es un fenómeno inevitable, y el crecimiento del grano debilita el rendimiento de la unión soldada. Para controlar el crecimiento del grano en la zona afectada por el calor del acero para tuberías con una alta entrada de calor, a menudo se utiliza el método de soldadura con pequeña entrada de calor de soldadura o con haz de alta energía para estrechar la zona de cristal grueso y no afectar la capacidad de servicio de la unión soldada. Sin embargo, es probable que se produzcan grietas en frío en la costura de soldadura con una energía de línea pequeña. Por lo tanto, es necesario precalentar la soldadura antes de soldar y estudiar su influencia en la sensibilidad a la fisuración en frío del acero para tuberías X80 ajustando la temperatura de precalentamiento. El precalentamiento simultáneo también mejora la soldabilidad y reduce la tensión. En este caso, se estudia la temperatura de precalentamiento durante la soldadura del acero para tuberías.

La estructura metalográfica de la unión soldada del tubo de acero para tuberías X80, con un espesor de 7,9 mm y un diámetro exterior de 610 mm, varía a diferentes temperaturas de precalentamiento. Con el aumento de la apariencia de la bainita granular, las láminas de bainita se dividen para obtener láminas delgadas con la misma orientación. Al mismo tiempo, el límite de las láminas actúa como un límite de grano, y la grieta se produce cuando esta se propaga al límite de la losa, bloqueando así eficazmente la propagación de la grieta durante el proceso de fractura a baja temperatura. Bajo las condiciones de precalentamiento del acero para tuberías X80 a temperatura ambiente y 50 °C, la tasa de agrietamiento de la sección es de aproximadamente el 30 %. Con el aumento de la temperatura de precalentamiento de la placa de prueba, la tasa de agrietamiento de la sección se reduce al 3,55 % cuando la temperatura de precalentamiento alcanza los 100 °C, y la tasa de agrietamiento de la sección es de solo el 0,85 % cuando la temperatura de precalentamiento se eleva a 150 °C. Esto indica que, bajo las severas condiciones de la prueba de agrietamiento de la soldadura de ranura en Y oblicua, la zona afectada por el calor del metal de soldadura tiene una excelente resistencia al agrietamiento a 100 °C de precalentamiento. Con el aumento de la temperatura de precalentamiento, la tasa de agrietamiento de la junta de prueba de la pieza de prueba Xiaotieyan se reduce significativamente; cuando la temperatura de precalentamiento alcanza los 100 °C, la tasa de agrietamiento de la sección es mucho menor al 20 % y la sensibilidad al agrietamiento se reduce considerablemente. La aparición de grietas en frío es causada por la combinación de tendencia al endurecimiento, contenido de hidrógeno y restricción. El acero para tuberías tiene un bajo contenido de carbono, tendencia al endurecimiento y a reducir la formación de grietas en frío. Sin embargo, a medida que aumenta la resistencia, aumenta el espesor de la placa, y persiste cierta tendencia al agrietamiento en frío. En la soldadura en campo, debido al uso de materiales con alto contenido de hidrógeno, como electrodos de celulosa y alambre tubular autoprotegido, la energía de línea es baja y la velocidad de enfriamiento es rápida. Con una energía de línea alta, el crecimiento del grano afectará gravemente el rendimiento de la unión soldada.

El hidrógeno es uno de los principales factores en la generación de grietas en frío durante la soldadura, y tarda cierto tiempo en difundirse y acumularse, lo que retrasa su formación. En condiciones de precalentamiento, la velocidad de difusión del hidrógeno en la unión soldada se acelera significativamente y la concentración de hidrógeno en el metal de soldadura se reduce rápidamente. En condiciones de precalentamiento, la velocidad de enfriamiento de la unión soldada se ralentiza. Cuanto mayor sea la temperatura de precalentamiento, más lento será el enfriamiento y mayor será el tiempo de escape del hidrógeno por difusión. La gran cantidad de hidrógeno difuso se escapará por difusión acelerada, y el contenido de hidrógeno difuso en la zona afectada por el calor será menor. Esta es una de las razones por las que se eleva la temperatura de precalentamiento, lo que provoca una disminución significativa de la tasa de agrietamiento.

Resumen:
1. El acero para tuberías X80 tiene un bajo contenido de carbono y baja tendencia al endurecimiento. Generalmente, no se requieren tratamientos térmicos ni otras medidas de conservación del calor después de la soldadura.
2. Cuando el acero para tuberías X80 se probó en una prueba de hierro pequeño, la foto de la fase metalográfica agrietada cerca de la zona de fusión indica que la grieta es transgranular, lo cual es una grieta en frío típica de la soldadura.

3. Cuando el acero para tuberías X80 se prueba en hierro pequeño, la tasa de agrietamiento se reduce significativamente a medida que aumenta la temperatura de precalentamiento. 

4. Al probar el acero para tuberías X80 en hierro de baja aleación, la microestructura de la zona de fusión es bainita granular + láminas de bainita + ferrita. Al aumentar la temperatura de precalentamiento, la energía lineal disminuye y la zona de fusión es granular. La estructura del cuerpo se incrementa, las láminas de bainita se dividen para refinar los granos y se mejora la tenacidad de la soldadura para reducir la sensibilidad a la fisuración en frío de la unión soldada.