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关于HFW管线管夏比冲击问题的分析 摘要：通过对某厂Φ355.6×16.0—X52M钢HFW管线管管体、焊缝、热影响区进行系列夏比冲击试验，利用Minitab16软件分析处理后，结果表明，管体和焊缝冲击韧性离散分布大，焊缝和热影响区冲击值存在交叉现象。指出管体冲击值离散分布大的原因是采购的同一炉号同一规格原料卷板各炉号之间力学性能存在差异；焊缝和热影响区冲击值存在交叉的直接原因是冲击制样精度控制不稳定。提出了采购炉吨位大的同一炉号同一规格原料卷板、试样加工需要有效控制和提高制样精度的建议。 1引言 HFW管线管焊接工艺是利用高频电流产生的集肤效应和邻近效应将热轧板卷边缘迅速加热至熔融状态，再通过机械挤压完成焊接。焊缝处的性能（特别是焊缝冲击韧性）是评价HFW管线管焊接质量的主要指标之一。在焊接过程中，两板边金属被加热到高温（1400~1450℃），机械挤压时，金属表面C元素被烧损或富C液相（含C、S和Mn等）被挤出，从而在焊缝中心形成一道亮线（4%硝酸酒精溶液浸蚀），称为焊缝熔合线。焊缝熔合线较窄，通常只有0.02~0.14mm[1]，而V型缺口夏比冲击试样缺口底部为半径（0.25±0.025）mm的圆弧[2]，在对夏比冲击试样开V型缺口时，并不能保证每次缺口轴线均能与焊缝熔合线重叠，加之机加工制样精度等综合影响，使得冲击试验结果并不一定能反映HFW管线管焊缝真实的冲击韧性。 2试验材料与方法 试验材料选用X52M的五个炉批次中27个管体、27个热影响区、27个焊缝，试验温度均是－5℃，冲击尺寸均是10 mm×10 mm×55mm。试样编号依次为A、B、C、D、E、F、G、H、I，利用ZBC2602-2摆锤冲击试验机分别进行各项夏比冲击试验，试验用HFW管线管管体、焊缝、热影响区冲击韧性原始数据见表1 3试验结果及分析通过Minitab 16软件分别针对表1的数据进行分析，HFW管线管管体、焊缝、热影响区冲击韧性散点图分别如图1—图3所示。 3.1管体冲击分析 图1说明：处在均值线278±2上的数据只有1个，即278。由此可见，27个管体冲击数值离散分布大，计算得到标准差σ=30。原因分析：本次Φ355.6×16.0—X52M共有5个炉号，约593t原料卷板，相当于每炉约120t，具体的原料每炉号的理化检测数据如下。 3.1.1原料光谱元素分析 利用SPECTRO MAXx LMM15直读式电火花光谱仪分析得到表2。从表2可以得知，原料的各类元素含量均优于标准 3.1.2原料力学性能检验 利用ZBC2602-2摆锤冲击试验机得到表3所示的力学性能数据。冲击功最低值是263J，最高值是331J，极差是68J。计算表3，得到冲击功均值295J，标准差σ=19.69。从而看出标准差很大，充分说明了原料冲击韧性的不稳定性和离散性，这正好与图1分析得出管体的冲击韧性离散性大相对应。因此，笔者得出原料的冲击性能的稳定性直接决定了产品的冲击性能的稳定性这一结论。为此，笔者建议相关原料采购人员，一定要注重原料的冲击性能稳定性，尽可能采购炉吨位大的炉号卷板，即尽可能实现少炉多卷而不是多炉多卷，从而避免这一现象。 3.1.3原料金相检验 利用Axidvert 40 MAT金相显微镜得到表4所示的金相检验数据。从表4可以看出，炉号C221294的带状偏析＞3级，通过挤压变形加工成型Φ355.6×16.0取样该炉批次力学试验数据如表5所示。从表5可以看出，产品力学性能依然能够满足使用要求。但是关于原料偏析的程度大小是否造成产品力学性能的不稳定波动，本论文不作论述。 3.2焊缝和热影响区冲击 3.2.1焊缝冲击 图2说明：处在均值线212±11上的数据只有1个，即223。由此可见，30个焊缝冲击数值离散分布巨大，计算得到标准差σ=93。 这一现象说明单独以平均值来评定焊缝冲击会得到偏向性的结论。对于HFW管线管而言，更要求数据的稳定性，尤其是焊缝冲击值的稳定性。 3.2.2热影响区冲击 图3说明：最接近热影响区均值299的只有3个数，即302、301、299。由此可见，27个热影响区冲击数值离散分布较大，计算得到标准差σ=32.69。 3.2.3焊缝和热影响区冲击 通过对比得知，图4是图2和图3合并后的同一窗口视图。图4进一步说明：焊缝冲击单值有9个值（296、320、302、294、288、306、318、293、320），占焊缝冲击总次数的33.3%。在热影响区冲击值的区间波动，其余66.7%继续离散分布，这从图5显示的焊缝和热影响区冲击直方图中也可以看出来。认为此9个值有可能是试验人员没有分清焊缝和热影响区的试样造成的。那么更改后的散点图和直方图分别如图6和图7所示。 从图6和图7可