热处理对2205双相不锈钢显微组织及性能的影响

采用光学显微镜、显微硬度计和电化学工作站等研究了2205双相不锈钢经不同温度保温不同时间后的显微组织及性能,并分析了其经不同工艺热处理后的γ和α两相比例和析出相的变化。结果表明:2205双相不锈钢初始状态下α和γ相含量分别为41.2%和58.8%。保温时间相同时,随着热处理温度的升高,γ相含量减少,σ相含量先增加后减少,硬度增加,腐蚀电位先降低后增加。保温温度相同时,随着保温时间的延长(0.5~2 h),γ相和σ相含量增加,γ相含量增幅为2.43%~3.87%,σ相含量增幅为0.05%~0.08%,晶粒有长大趋势,硬度逐渐降低,腐蚀电位总体呈降低趋势。当加热温度为950和1000℃时,硬度随保温时间增加而降低的幅度较明显。σ相含量及α/γ比例增加是造成2205双相不锈钢耐腐蚀性能下降的主要原因。

σ相对S32205双相不锈钢力学性能和耐蚀性的影响

通过JMatPro软件模拟计算和试验结合的方式研究了S32205双相不锈钢中σ相的析出行为及对其力学性能和耐蚀性的影响。结果表明:通过JMatPro软件模拟计算得到的S32205双相不锈钢σ相析出鼻尖温度为875℃。当S32205双相不锈钢在875℃保温0~90 min,σ相含量快速增加,当保温时间增加至90~120 min时,σ相含量缓慢上升,而当保温时间为120~240 min时σ相含量达到饱和,最大为6.1%,与模拟计算结果基本符合。随着保温时间逐渐增加,S32205双相不锈钢的屈服强度、抗拉强度及显微硬度先快速增加后逐渐保持稳定,而伸长率呈下降趋势,强度和硬度与σ相体积含量成正比关系,σ相强化机理由Orowan强化机制转变为σ相的高弹性应变能强化机制。不同σ含量的S32205双相不锈钢的电化学试验结果表明随着σ相的含量逐渐增多,基体越容易贫Cr, S32205双相不锈钢越容易产生腐蚀,耐蚀性逐渐降低。

S32101双相不锈钢U形坡口激光填充焊接修复工艺

文中采用开设坡口的方式去除裂纹、通过坡口填充焊接修复的方式进行维修,在空气环境中开展了S32101双相不锈钢激光填丝焊接修复工艺试验研究,焊接工艺及相关参数可以作为水下焊接研究的参考依据.为避免过高激光功率输入损坏焊接辅助装置,在5000~6000 W激光功率的工艺窗口下,对开设的坡口进行了3次填充修复及4次填充修复,对焊缝截面、显微组织、力学性能以及耐腐蚀性能分别进行了研究.在试验过程中,采用了光学显微镜和扫描电镜等,分析了焊接过程中热输入对微观组织转变的影响.同时通过对比不同激光功率下焊缝的拉伸性能和显微硬度,进一步揭示了工艺参数对焊缝力学性能和耐腐蚀性能的具体影响,从而优化了修复工艺的稳定性和可靠性.结果表明,3次填充修复后的焊缝存在气孔以及冶金熔合不良等问题,4次填充修复后的焊缝截面未见气孔缺陷,拉伸试件断在母材位置.层间焊道的预热和再热促使焊缝中奥氏体析出,焊缝中奥氏体含量略高于铁素体含量,平均硬度略低于母材.焊缝中较高含量的Ni元素和Mo元素使得焊缝的耐腐蚀性能优于母材,4次填充修复得到的焊缝满足空气环境中修复质量标准要求.

不同强度级别双相不锈钢激光焊接头的组织与力学性能

目的为了合理制定不同强度等级DP钢同种和异种接头的激光焊接工艺,研究激光焊接工艺对接头组织性能的影响。方法采用SEM、硬度试验、拉伸试验等手段,研究不同强度等级DP钢同种和异种激光焊接接头的微观组织和力学性能。结果对于同种DP钢激光焊接,由于接头各个区域经历的热循环不同,因此其马氏体体积分数和形态、含碳量等存在明显差异。在焊缝熔合区,由于冷却速度较高,因此马氏体体积分数较高且为细条状,硬度高于母材硬度。在热影响区,由于马氏体发生了回火分解,因此其硬度值低于母材硬度,且软化的程度和范围大小与DP钢的强度级别相关。软化的热影响区成为接头的薄弱区域,降低了接头的拉伸性能。在异种DP钢激光焊接接头中,焊缝熔合区的硬度也明显高于母材硬度。靠近高强度级别母材侧的热影响区范围更大,软化程度更明显,接头硬度分布不再对称。接头的抗拉强度与低等级DP钢母材的抗拉强度基本一致。结论激光焊接工艺对不同强度等级DP钢同种和异种接头组织性能的影响存在较大的差异,DP钢强度级别越高,接头或接头对应侧的热影响区软化程度越明显,这在制定焊接工艺以及焊后处理工艺过程中需要予以考虑。

深水管汇超级双相不锈钢管线冷弯工艺研究

本文首先分析了小管线冷弯的要求,然后结合工程项目实例,论述了超级双相不锈钢管线冷完后需要进行的验证实验,最后得出了影响冷弯管合格的主要因素。

2304节约型双相不锈钢的高温拉伸塑性研究

采用Gleeble-3500型热模拟试验机在加热温度为750~1150℃下,对2304节约型双相不锈钢进行高温拉伸研究。采用扫描电镜和EBSD分析检测手段对断口进行分析。并借助Thermo-calc软件对2304平衡相图进行计算。结果表明,在750~1150℃的温度范围,随着温度升高断面收缩率依次增大,峰值应力依次减小,应力主要分布在奥氏体相中。2304双相不锈钢在950~1150℃的温度范围具有较好的高温热塑性,断口处主要以韧窝为主,为典型的韧性断裂。温度升高和奥氏体含量减少这两个因素导致热塑性良好。

双相不锈钢换热管与管板的焊接

换热管与管板的焊接是换热器质量控制的重点。双相不锈钢焊接的目标是获得平衡的铁素体(δ)和奥氏体(γ)。采用手工钨极氩弧焊,使用Φ1.6 mm的ER2209焊丝,以0.54 kJ/mm的热输入焊接Φ25 mm×2 mm的S32205双相不锈钢换热管与管板试件。经取样检测,角焊缝厚度均值2.88 mm;焊缝维氏硬度均值255.8 HV;按ASTM E562测定铁素体含量,焊缝铁素体含量均值59.3%,管侧熔合线57.3%,管侧热影响区58%,板侧熔合线58.7%,板侧热影响区58.2%;按ASTM A923的方法A检测,5区的金相组织相界和晶界平滑,无有害沉淀相析出,评定为未受影响的金相组织;按GB/T 4334的方法E试验,无晶间腐蚀现象。以上各项检测指标均符合相应标准和技术协议要求,说明焊接工艺适用。

我国近10年双相不锈钢焊接研究进展分析

采用CiteSpace软件对中国知网检索到的国内近10年双相不锈钢焊接相关中文期刊论文进行了分析,分析了相关论文发文量年度分布、期刊来源分布、核心研究人员和主要研究机构及主要研究工作。分析结果显示:国内双相不锈钢焊接研究进入了相对成熟期,研究具有较强的专业性,10年来发文量基本保持在一个恒定的水平;国内双相不锈钢焊接研究领域的主要研究机构、核心研究人员已出现,研究机构、研究人员间的合作网络已经形成;双相不锈钢焊接领域的主要研究工作内容包括双相不锈钢焊接工艺对接头组织和性能的影响、双相不锈钢焊接接头相比例控制、接头的耐蚀性、焊缝的承载性能等方面。

时效对超级双相不锈钢析出相演变的影响

通过在850℃时效处理研究了S32750超级双相不锈钢析出相的析出行为。采用Thermo-Calc热力学软件预测析出相及相组成,采用OM,FE-SEM和EDS对S32750超级双相不锈钢铸坯不同时效状态下的样品进行全面分析,利用K-J-M-A模型进行σ相析出动力学拟合。实验结果表明:850℃时效过程中,σ相优先在铁素体内部和双相晶界处析出,直至铁素体相耗尽;σ相的析出动力学控速环节主要是:初始阶段形核控速和时效40 min后的元素扩散控速;除σ相外,时效过程中还会析出χ相和Cr2N相。其中χ相属于亚稳定相,主要在时效前期析出,随着时效时间的延长最终转化成σ相。

变形量和加热温度对2205双相不锈钢冲击韧性的影响

分析了20 t电弧炉和炉外精炼(EAF+AOD+LF)相结合的冶炼工艺制备的2205双相不锈钢(/%:0.03C,1.00Si,2.00Mn,0.03P,0.02S,21.00~23.00Cr,4.50~6.50Ni,2.50~3.50Mo,0.08~0.20N)不同热加工加热温度和变形量对其冲击韧性的影响。试验结果表明,在相同加热温度(950、1 050、1 120℃),相同保温时间下(1.5 h),随着变形量的增大(25%、50%、75%),试验钢的晶粒得到较为充分的破碎,但是,过大的变形量造成两相分布不均匀(奥氏体和铁素体),钢中奥氏体含量逐渐降低,其冲击韧性呈现出先增加后减小的趋势;在相同变形量(25%、50%、75%),相同保温时间下(1.5 h),随着加热温度的升高(950、1 050、1 120℃),试验钢的晶粒明显粗化,奥氏体含量降低(57.32%→43.07%),由于奥氏体含量在50%左右时的冲击韧性最佳,其冲击韧性也表现出先增加后减小的规律。当加热温度为1 050℃,保温时间为1.5 h,变形量50%时试验钢的冲击韧性最佳,其室温、-10、-46℃的冲击功分别为299、132、85 J。

022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢高温热变形行为

利用JMatPro11.0热力模拟软件、Gleeble-3500热力模拟试验机研究了022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的高温热变形行为,揭示了其在1000~1150℃,0.01~5 s^(-1)下的热变形特征。结果表明:022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的热变形温度应大于脆性σ相的溶解温度,即980℃;其次,材料的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。基于动态材料模型构筑了材料的热加工图,并结合微观组织进行了验证。其最佳热加工窗口为1090~1125℃、0.01~0.03 s^(-1),该区域对应的组织特征为:两相组织均匀,奥氏体相发生充分动态再结晶且组织中不存在σ相;在失稳参数1100℃、5 s^(-1)条件下,组织中两相晶粒被明显拉长且再结晶比例低,相界处的析出物易诱发裂纹。因此实际加工参数应接近最佳热加工工艺窗口,避免失稳区参数及σ相的应变析出。

热轧工艺对S32101经济型双相不锈钢低温冲击韧性的影响

为研究热轧工艺对S32101经济型双相不锈钢低温冲击韧性的影响,设计不同的展宽系数(1.0、1.1、1.4)和压下率(75%、90%)进行热轧试验。在计算热力学相图并分析不同温度组织转变规律的基础上,选择合理的固溶处理工艺,研究热轧工艺对固溶处理后S32101双相不锈钢低温冲击韧性的影响。结果表明:不同热轧工艺下,S32101双相不锈钢低温冲击韧性随展宽系数和压下率的增加而提高;随固溶处理温度的升高和保温时间的延长而降低。随展宽系数和压下率的增加,奥氏体和铁素体条带间距减小并沿轧向分布。减小两相条带间距,提高奥氏体相比例可提高低温冲击韧性。

热效应所致析出相对2205双相不锈钢耐蚀性的影响

研究不同热效应下2205双相不锈钢的析出相类型和特点,通过测试固溶态和不同热效应下2205双相钢的动电位极化曲线、电化学阻抗谱以及动电位扫描后试样表面形貌的观察,研究析出相对其耐腐蚀性能的影响。结果表明:固溶态材料的耐腐蚀性能及再钝化性能最好;而在850℃时效后,由于χ和σ相析出含量增多,在过电位下会由点蚀转变为选择性腐蚀,导致材料的耐腐蚀性能下降最严重;900℃时效后,2205双相不锈钢中的析出相含量降低,其耐腐蚀性能的下降有所缓解。

3.5%NaCl环境中S32205双相不锈钢与N09925镍基合金的钝化膜特征及耐蚀性

采用莫特肖特基(Mott-Schottky)分析方法、电化学阻抗谱(EIS)和X射线光电子能谱(XPS)等,对比研究了S32205双相不锈钢和N09925镍基合金在3.5%NaCl溶液中的钝化膜特征和耐蚀性。结果表明:N09925镍基合金表面钝化膜的缺陷密度低于S32205双相不锈钢,两种材料表面的钝化膜中均存在Fe和Cr元素富集,主要成分为Cr和Fe的氧化物和氢氧化物;S32205双相不锈钢表面钝化膜中含有少量金属Ni,N09925镍基合金表面钝化膜中Ni含量较高,还含有Ni的氧化物和氢氧化物;N09925镍基合金的阻抗值更高,其膜层电阻和电荷传递电阻均高于S32205双相不锈钢,N09925镍基合金表面钝化膜的保护性高于S32205双相不锈钢。

超级双相不锈钢S32750深熔TIG焊接工艺研究

为提高薄壁、大直径压力容器产品的焊接效率,研究了5 mm厚超级双相不锈钢S32750的深熔非熔化极惰性气体保护电弧焊(TIG)焊接工艺。通过焊接试验和工艺评定确定了S32750的焊接工艺参数,对焊接接头进行了力学性能试验和腐蚀试验。试验结果表明,对厚度5 mm的S32750不开坡口进行焊接,深熔TIG焊接可实现一次熔透,并获得质量可靠的焊接接头,可大幅提高薄壁、大直径超级双相不锈钢压力容器的生产效率。

N含量对S32750双相不锈钢中二次奥氏体析出行为的影响

随着行业对双相不锈钢品质及性能要求的提升,二次奥氏体已经成为影响S32750双相不锈钢应用的关键因素之一。二次奥氏体是“温度-冷却速率”共同作用的一种亚稳态产物,与铁素体相呈近K-S或N-W位向关系,且对N有富集作用,可按形貌将其分为针状二次奥氏体和孤岛状二次奥氏体。研究了N含量对二次奥氏体析出行为的影响。通过制备w[N]为0.02%、0.09%和0.17%的试验钢,并借助热模拟及EBSD检测可知,随着N含量增加,二次奥氏体由弯曲羽毛状向板条形针状转变,且奥氏体相的整体比例增加。经计算可知,奥氏体相的析出方式与本征吉布斯自由能相关,即受到成分与试验温度的影响。

双相不锈钢S22053埋弧焊焊接接头组织和性能研究

双相不锈钢埋弧焊焊接工艺在压力容器制造中未得到有效的开发和使用。分析了双相不锈钢的焊接性,对双相不锈钢S22053埋弧焊焊接接头的化学成分、组织及性能进行了试验研究。研究表明,采用埋弧焊焊接工艺,通过控制焊接线能量和层间温度保证两相比例,可确保焊接接头具有优良的各项性能,达到焊接工艺评定及使用要求。

油气工业中氢对双相不锈钢腐蚀行为的影响

随着双相不锈钢在海洋油气田和酸性服役工况下的应用越来越多,临氢环境下双相不锈钢的失效风险逐步提高.目前海洋油气田双相不锈钢管道面临的氢损伤失效主要出现在海水过阴极保护环境和含H2S的酸性服役环境.氢的引入除了引起双相不锈钢腐蚀性能和组织的改变外,还不可避免遭受氢损伤,包括氢脆、氢致开裂等.本文综述了氢进入双相不锈钢后引起的氢损伤问题、腐蚀性能的改变和组织的改变,旨在为双相不锈钢油气工业临氢环境下的应用提供指导;总结了氢在双相不锈钢中扩散和分布的研究现状:氢在双相不锈钢中的扩散路径是曲折的,倾向于在晶界处聚集,随后向铁素体扩散;介绍了与氢相关的现代分析技术与方法,同时展望了临氢环境双相不锈钢研究的发展趋势:氢损伤理论机制仍不完善,需要将现代分析技术和理论计算模拟相结合完善和发展新的氢损伤理论模型.

浅谈双相不锈钢井口管汇焊接施工工艺

综述了海上石油平台油气处理设备井口管汇测试生产管汇建造施工工艺,重点对管汇施工材料双相不锈钢的特点、焊接中容易产生的问题、措施及变形控制等方面进行详细的分析,并在焊接质量控制、变形控制等方面进行优化,整理出一套完整的双相不锈钢管汇的施工工艺。通过采用此工艺施工的设备可知,完全可以保证管汇的质量,有效的避免双相不锈钢焊接时产生的缺陷,保证施工设备尺寸的技术要求。

基于纳米压痕试验的氢致双相不锈钢微力学性能变化

通过纳米压痕方法对氢致铁素体-奥氏体双相不锈钢中微观力学性能变化行为进行研究,试验选用2205双相不锈钢为研究对象,通过不同充氢时间下获得的铁素体相和奥氏体相的压痕载荷-位移曲线,分析了铁素体相和奥氏体相的纳米硬度变化规律。结果表明,铁素体相和奥氏体相的纳米硬度随充氢时间的增加而增加,表现出氢致硬化的现象,充氢3 h后两相的氢致硬化效果基本达到饱和状态,其中奥氏体相的氢致硬化程度明显高于铁素体相。研究结果揭示了铁素体相和奥氏体相氢致硬化规律的差异,并论证了纳米压痕方法在微观力学氢损伤方面的研究优势。