在役油气含缺陷管道B型套筒修复技术研究现状

油气管道长期服役中会出现环焊缝缺陷,这是引起油气管道安全事故的主要原因之一,在役焊接修复是确保管道正常服役,保证正常生产的重要措施。B型套筒修复技术凭借其修复周期短、成本低及适用范围广的优势,逐渐成为解决管道环焊缝缺陷的重要技术手段。介绍了B型套筒修复技术在国内外的实际应用情况,重点探讨了在役天然气管道焊接过程中常见的烧穿和氢致裂纹问题。研究表明,焊接时最小壁厚应为6.4 mm,合理控制焊接热输入、采用低氢焊条、实施焊前预热等措施,能够有效减少焊接缺陷,提高管道修复的安全性和可靠性。

超低碳贝氏体钢弯管热处理工艺优化研究

利用四因素、三水平的正交试验、组织分析、力学性能试验等手段,对超低碳贝氏体钢在不同Nb元素含量和不同热处理工艺下的组织性能进行研究。研究表明,要使超低碳贝氏体钢的屈服强度和抗拉强度达到最佳,应选择Nb元素含量为0.058%或0.094%的超低碳贝氏体钢,并且淬火温度选择1 040℃、淬火介质为10%NaCl溶液,回火应选择高温回火;要使超低碳贝氏体钢获得最佳韧性,应选择Nb元素含量不超过0.082%的超低碳贝氏体钢,淬火温度应该适当地降低,但是冷却速度应该有所提升,回火依然需要高温回火;为了使超低碳贝氏体钢的强度和韧性达到最佳的综合性能,建议选择Nb元素含量为0.058%的超低碳贝氏体钢管材,在淬火工艺中,采用10%NaCl溶液作为冷却介质,并在940℃的温度下进行淬火,随后进行回火处理,回火温度应控制在600℃。研究结果可为实际生产提供工艺上的参考。

304不锈钢激光-电弧复合焊流场数值模拟研究

为研究304不锈钢在激光-电弧复合焊接过程中熔池内部的变化情况,采用有限元分析软件对304不锈钢进行激光-电弧复合焊流场数值模拟,分析不同焊接参数对焊缝形貌及微观结构的影响机制。结果表明,随着激光功率和焊接电流的增大,焊接热输入总量逐渐增大,焊缝熔池深度增大;激光扫描频率越大,焊接过程中热输入越快,焊缝熔池深度也越大;激光扫描振幅则影响了焊缝熔池的宽度,激光扫描振幅越大,熔池的宽度越大。激光功率、焊接电流、激光扫描振幅、激光频率不仅影响了熔池的宽度和深度,也影响了不锈钢表面熔液的流速和熔池内部温度场和流速场的均匀性,从而影响了焊缝成形和微观结构。此外,在光束搅拌效应下,熔滴以涡流的形式存在于熔池内部,而涡流的方向取决于激光移动的方向,激光向左扫描时形成逆时针涡流,向右扫描时形成顺时针涡流。同时动态匙孔减少了熔池热量积累和熔池的孔隙率。

夏比冲击试验方法应用发展现状与展望

夏比冲击试验是一种常用的力学性能测试方法,通过测试在冲击载荷作用下金属材料断裂过程吸收的能量,来快速评估材料抵抗断裂的能力。回顾了世界各国夏比冲击试验的研究历史,总结了在试验结果的不确定度、试验机器的验证、处理数据的拟合模型以及建立断裂韧性的转换关系等方面的发展现状及存在问题,对夏比冲击试验方法未来研究方向进行了展望。

基于IPOA-BP算法的焊接接头抗拉强度预测模型

为了更加快捷方便的获得X80管线钢管环焊缝焊接接头抗拉强度,通过IPOA-BP算法构建了X80管线钢管环焊缝焊接接头抗拉强度预测模型,引入Logistic混沌映射、反向差分进化和萤火虫算法来提高POA算法的寻优能力。模型选择焊接电流、焊接电压、焊接热输入、保护气体流量、焊接速度、送丝速度作为焊接工艺输入参数,接头抗拉强度作为输出参数。把IPOA-BP模型和POA-BP模型以及BP神经网络模型进行对比,通过训练集对模型进行训练、测试集对模型进行验证,用均方误差、平均绝对百分比误差和R^(2)来评价模型。最终结果表明,IPOA-BP算法模型预测更加精准,拟合程度更高。

X100管线钢焊接热影响区不同区域的显微组织与冲击韧性

采用Gleeble-3500型热模拟试验机在不同峰值温度下对X100管线钢进行单道焊热模拟试验,研究了X100管线钢热影响区粗晶区(峰值温度1 300℃)、细晶区(峰值温度950℃)、临界区(峰值温度850℃)和亚临界区(峰值温度650℃)的组织和冲击韧性。结果表明:粗晶区的奥氏体晶粒严重长大,晶界处存在块状马氏体-奥氏体(M-A)组元,与母材相比,其冲击吸收功下降了42.6%;细晶区的晶粒发生完全再结晶,晶粒尺寸均匀,晶粒中弥散分布着点状M-A组元,冲击吸收功损失不大;临界区的晶粒发生部分再结晶,晶粒大小不一,冲击吸收功下降了16.4%;亚临界区经历了一次短时高温回火,冲击韧性与母材相比变化不大。

高温锅炉管T22/TP347H异种钢焊接接头早期失效原因

采用化学成分分析、力学性能测试、金相检验和硬度测试等方法,分析了T22/TP347H异种钢焊接接头早期失效的原因。结果表明:在T22钢侧熔合区发现了氧化缺口;T22钢与焊缝的边界附近存在元素浓度梯度,产生了马氏体脆化层。建议选用合金元素含量更高的焊材或者镍基焊材,避免早期失效的发生。

金属材料工程专业课程思政的探索与实践——以“金属固态相变原理”课程为例

为了培养德智体美劳全面发展的人才,文章以“金属固态相变原理”课程为例,首先阐述了金属材料工程专业课程思政教学总体思路,然后论述了金属材料工程专业课程思政教学实践。

高压直流接地极对管道干扰规律及缓解措施研究

油气管道和电力设施建设迅速发展,由于空间地理位置限制,管线与电力设施不可避免地并行铺设,高压直流接地极干扰对埋地管道产生的腐蚀问题日益突出。通过对国内外高压直流干扰现状的总结,可以让相关人员更好地了解高压直流接地极对埋地管道干扰的产生原因以及现有防护措施的作用和具体应用。在此基础上,总结了目前关于高压直流接地极对管道干扰及防护措施研究状况,为相关研究人员和工程人员提供参考和借鉴。

苏77、召51区块缓蚀剂评价与机理研究

针对苏77、召51区块N80油套管钢出现的腐蚀穿孔问题,利用高温高压模拟实验和电化学极化曲线法研究了RX-204B和IMC-80BH等两种常用缓蚀剂的作用机理及防腐效果。通过扫描电镜对去除腐蚀产物前后的试样表面形貌进行观察;采用能谱分析仪对腐蚀产物进行成分分析。结果表明:两种缓蚀剂均为吸附膜阳极控制型缓蚀剂,由于成分不同,官能团的作用机理不同,不同浓度下两种缓蚀剂的极化曲线变化规律存在一定差异。明确了两种缓蚀剂的腐蚀机理及最佳加注浓度,形成了适用于苏77、召51区块气井井筒工况的最优防腐工艺。

温度对高铬二代镍基单晶高温合金氧化行为的影响

采用不连续增重法研究了一种燃机用高Cr二代镍基单晶高温合金在1000℃和1100℃的氧化行为,采用XRD和SEM对样品的氧化层组织形貌进行表征,分析了氧化机理及温度对合金氧化行为的影响。研究表明,实验合金在1000℃的氧化动力学遵循抛物线规律,氧化500 h后仍具有较低的增重速率,外氧化层以Cr_(2)O_(3)为主,TiO_(2)呈团簇状分布在Cr_(2)O_(3)外侧,内部有少量颗粒状TiN,整个氧化层完整致密,合金抗氧化性能优异。温度升高至1100℃后,合金在氧化100 h后出现严重剥落,外氧化层疏松多孔,内氧化物呈网状向内部发展,内氮化物的数量明显增多,尺寸明显增大,合金抗氧化性能恶化。温度对合金氧化性能影响的机理为升温导致Cr_(2)O_(3)挥发速率增大,破坏了Cr_(2)O_(3)膜的致密性,增大了氧化膜的内应力,降低了氧化膜对氧、氮的抑制作用,合金的抗氧化性能降低。

增强热塑性塑料复合管接头研究现状与发展趋势

增强热塑性塑料复合管(简称RTP)是近年在新发展起来的一种塑料管材,其良好的优良的柔韧性、耐蚀性及便捷性,使其在石油、天然气开采等领域得到了大量应用。而复合管接头耐压、高密封性是其安全运行关键因素。针对增强热塑性塑料复合管(RTP)发展现状及性能进行了介绍和剖析,重点对RTP的接头形式结构及发展现状和未来的研究方向进行总结。同时分别从接头结构设计及优化、接头耐蚀性能、接头密封性能等三方面的对其接头的现状及研究进展进行了深入的分析。为未来提高增强热塑性塑料复合管(RTP)接头结构、性能及推进RTP连接技术快速发展提供参考。

焊接热输入对X100管线钢粗晶区组织及性能的影响

采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段,对X100管线钢在不同焊接热输入下粗晶区的组织及性能的变化规律进行了研究.结果表明,随着焊接热输入的增加,X100管线钢的强韧性降低.当热输入为10kJ/cm左右时,焊接粗晶热影响区的显微组织以贝氏体铁素体和粒状贝氏体为主,这种组织赋予材料以最佳的强韧性水平;当热输入为20kJ/cm左右时,焊接粗晶热影响区的显微组织以粒状贝氏体和准多边形铁素体为主,材料有较好的强韧配合;而当热输入大于30kJ/cm时,由于多边形铁素体增多,材料的强韧性降低.因此可将10～20kJ/cm作为X100管线钢的推荐热输入.

焊接热输入对X80焊管焊缝组织与性能的影响

针对双面螺旋埋弧焊管所具有的先内焊后外焊的焊接顺序特点,以实际焊缝为研究对象,采用焊接热循环理论,利用焊接热模拟技术、现代材料力学性能检测技术和显微分析方法,对X80管线钢内焊缝在不同热输入下的韧性分布规律以及组织特征进行了研究。结果表明：当焊接线能量为17~35kJ/cm时,X80管线钢焊缝粗晶热影响区（WCGHAZ）可获得较好的韧性水平,其中线能量为20kJ/cm时,WCGHAZ可获得最佳韧性水平。当焊接线能量小于17kJ/cm和大于35kJ/cm时,X80管线钢WCGHAZ的韧性水平都有所下降。因此可将17~35kJ/cm的线能量作为X80管线钢外焊缝的推荐焊接工艺规范。

焊接热输入对X80管线钢及其焊管内焊缝粗晶区韧性的影响

利用焊接热模拟技术、材料力学性能检测和显微分析方法,对X80管线钢及其制管过程中内焊缝在不同热输入下粗晶区的韧性以及组织特征进行了研究。结果表明,对于X80管线钢母材粗晶区及其焊管内焊缝粗晶区,随着焊接热输入的增大,其韧性变化规律存在一定的差别。对于X80管线钢母材,其获得最佳韧性的热输入范围为10～20kJ/cm,此时的韧性值基本和母材保持在同一水平;当热输入大于20 kJ/cm后,其韧性呈下降趋势;当热输入大于35kJ/cm后,韧性急剧下降。而对于焊管内焊缝,当热输入处于17～35kJ/cm时,其粗晶区可获得最佳韧性水平;当焊接热输入小于17kJ/cm和大于35kJ/cm时,其粗晶区的韧性水平均有所下降。

X100管线钢连续冷却转变的显微组织

采用热模拟技术和显微分析方法,对X100管线钢在连续冷却转变下的显微组织的变化规律进行了研究。通过X100管线钢CCT曲线的建立和组织分析表明：当冷却速度低于0.2℃/s时,组织类型以多边形铁素体（PF）为主。在0.5-10℃/s的冷却速度范围,主体组织为准多边形铁素体（QF）和粒状铁素体（GF）。当冷却速度大于20℃/s,组织以贝氏体铁素体（BF）为主。大于50℃/s的冷却速度,将形成马氏体（M）。

X80大变形管线钢的变形与断裂行为

采用光学和扫描电子显微镜过对X80大变形管线钢在拉伸和冲击载荷下的变形和断裂过程的实验观察,研究了X80大变形管线钢的变形和断裂行为。结果表明:对于由贝氏体+铁素体组成的双相大变形管线钢,在变形过程中,塑性变形优先在铁素体中进行,随着塑性变形量的增加,双相组织的形态逐渐沿作用力方向呈现明显的位向分布。双相组织中裂纹的产生有3种典型方式,即夹杂物形核、相界面形核以及铁素体或贝氏体基体形核。裂纹的扩展与所受的应力状态有关,在较低应力状态下时,裂纹主要通过铁素体扩展;只有在较高应力状态下,裂纹才穿越贝氏体。在实验观察和分析基础上建立了贝氏体+铁素体大变形管线钢的变形和断裂模型。

回火温度对X80钢级热煨弯管组织性能的影响

采用热模拟试验方法、力学性能测试技术及显微分析技术研究了回火温度对X80钢级热煨弯管组织性能的影响规律。结果表明,当回火温度区间为550～650℃时,贝氏体铁素体及粒状贝氏体中板条宽化现象的增强及沉淀强化效应的降低不利于其强度的提高。位错亚结构的变化,Nb、V、Ti的碳、氮化物对位错及亚晶钉扎作用的降低及板条间M-A组元的逐渐分解等组织因素有利于其韧性的提高。当回火温度升高到700℃时,组织中板条宽化现象进一步增强,部分组织发生再结晶而出现多边形铁素体,以及位错密度的降低导致了材料强度和韧性的快速下降。综合考虑X80热煨弯管的强韧性,适宜的回火温度为650℃×1 h。

临界区加速冷却对X100管线钢组织性能的影响

采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段,对X100管线钢在(α+γ)临界区加速冷却工艺下组织性能的变化规律进行研究。结果表明,通过临界区的加速冷却方法,可使X100获得(B+F)双相组织。这种双相组织使得X100管线钢具有连续屈服的能力,表现为高的初始应变硬化倾向和大的均匀变形能力。在初始加速冷却温度为830～850℃时的加速冷却,使得X100具有高的强度、塑性、形变强化指数、韧性和低的屈强比,表现出了优良的强韧水平。此时形成的以细小的贝氏体为主,辅以少量细小、高密度位错的铁素体的组织结构赋予了材料高的强韧特性。研究还表明,随初始加速冷却温度降低,铁素体体积分数增加,引起材料强度的降低和形变强化指数的增加。

(B+M/A)X80大变形管线钢的组织与性能

采用一种新的HOP(Heat on-line partitioning)技术使X80管线钢得到了(B+M/A)复相组织。与普通X80管线钢相比,(B+M/A)X80管线钢在满足强度要求的基础上,有更优良的变形能力,其屈强比为0.80,均匀伸长率为10.3%,形变强化指数为0.14,满足了大变形管线钢的技术要求,适合应用于地震带、冻土等大位移的油气管线服役环境。显微组织分析表明,在(B+M/A)X80管线钢中,回火态贝氏体和细微化M/A间的复合作用,赋予材料高的强、塑特性。其中贝氏体基体中碳化物的析出和马氏体的形成,保证了材料具有较高的强度。贝氏体基体回火软化、位错恢复和薄片状或块状残留奥氏体的形成,使得材料具有良好的塑性变形能力。