温度对X65管线钢在含CO_(2)/H_(2)S油田模拟环境中腐蚀行为的影响

为了研究在含CO_(2)/H_(2)S环境中温度对X65管线钢腐蚀的影响,采用高温高压模拟集输管线工况环境进行腐蚀试验和电化学试验,并对X65管线钢在不同温度下的腐蚀行为进行分析。结果表明,随着温度的升高,均匀腐蚀速率呈现先增大后减小的趋势,温度达到80℃时,均匀腐蚀速率达到最大值,为0.4345 mm/a,此时试样表面腐蚀产物较为粗糙,生成腐蚀产物FeCO_(3)和FeS;随着温度的升高,X65管线钢腐蚀逐渐以H_(2)S腐蚀为主,腐蚀电流密度先增加后减小,与失重腐蚀试验结果相符,X65管线钢的容抗弧呈现一个时间常数且半径逐渐减小;在试验温度下试样表面都有CaCO_(3)生成,这可能与溶液中的Ca^(2+)含量高相关。

不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为

通过腐蚀疲劳试验研究了在H_(2)S环境中不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为及机理,对试样的微观组织、断口和裂纹扩展路径进行了观察.结果表明,X65管线钢焊接接头焊缝的微观组织主要由先共析铁素体、粒状贝氏体和M/A组元构成,M/A组元增大了焊缝的脆性.粗晶热影响区主要由板条贝氏体和粒状贝氏体组成,焊缝和粗晶热影响区的硬度较高,韧性较差.在不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳机理均为阳极溶解+氢脆混合机制,但低应力幅下腐蚀作用带来的损伤更加显著.随着应力幅的增大,试样的腐蚀疲劳寿命显著降低,裂纹扩展的速率也越快.此外,二次裂纹主要沿着贝氏体板条束的晶界扩展,裂纹尖端在针状铁素体和先共析铁素体处产生了钝化现象,这两类组织有着良好的抗氢脆能力.创新点:(1)阐明了X65管线钢焊接接头在H_(2)S环境中的疲劳行为及机理.(2)揭示了不同应力幅下X65管线钢焊接接头在H_(2)S环境中的疲劳行为差异.(3)明确了针状铁素体和先共析铁素体有着良好的抗氢脆能力.

X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为研究

X65管线钢被广泛用于深海石油运输,焊接是海洋立管的主要连接方式之一。在深海油田中的H_(2)S含量较高,会影响海洋立管焊接接头的服役寿命,特别是疲劳寿命。文中对比研究了X65管线钢焊接接头在空气和H_(2)S腐蚀环境下的疲劳行为,结果表明,由于根部焊缝余高处应力集中,最易萌生裂纹,在H_(2)S腐蚀环境下,加速了焊接接头的裂纹萌生和扩展,疲劳寿命显著下降。

X65管线钢及牺牲阳极材料在海水环境中的交流腐蚀行为研究

目前针对海洋环境下的管线钢及牺牲阳极交流腐蚀行为研究鲜有开展,为给海管交流腐蚀风险评判以及牺牲阳极在交流干扰下的消耗性能提供参考,通过交流腐蚀模拟试验研究了模拟海水环境中X65管线钢、铝合金和锌合金牺牲阳极在不同交流电流密度下的交流腐蚀行为。结果表明:施加交流干扰后,X65管线钢、铝合金牺牲阳极和锌合金牺牲阳极试样电位均发生负向偏移,且交流电流密度越大,偏移量越大;3种材料的腐蚀速率随交流电流密度的增大而增大,但铝合金的腐蚀速率远大于锌合金和X65管线钢;X65管线钢在0~30 A/m^(2)交流干扰下,呈现均匀腐蚀,当交流电流密度增大至100 A/m^(2)时,表面出现点蚀坑;铝合金在不同交流电流密度下的表面均会产生点蚀,而锌合金材料则以均匀腐蚀为主,海洋环境中锌合金的服役性能优于铝合金。

高功率激光焊接X65管线钢的接头组织与性能

在激光功率10 kW、焊接速度20 mm/s、离焦量+10 mm的试验条件下,对10 mm厚的X65管线钢板进行激光对接焊,研究焊接接头的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能。对试样的基体、焊缝区与热影响区的微观组织进行观察,利用硬度仪对试件进行硬度测试,并对焊缝和母材进行了电化学腐蚀试验。结果显示:焊接接头横截面呈“酒杯状”的宏观形貌,焊缝成形连续饱满,无明显缺陷。焊缝区组织主要为板条马氏体,具有最高的硬度值,热影响区的硬度次之,基体的最小;焊缝的耐腐蚀性要低于母材的,这是由于焊缝区马氏体的位错密度大,更容易被腐蚀。

X65管线钢中氧氮硫含量变化规律探究

为控制X65管线钢中O、N、S等有害元素的含量及改善钢的综合性能,进行了X65钢冶炼连铸生产过程中钢液的T.O、N、S含量变化规律研究。通过工业化试验,对连续生产的6炉X65钢前三炉精炼及浇铸过程中钢包、中间包、结晶器中的钢液及铸坯分别取样进行检测和分析。结果显示:三炉X65钢在喂线结束、静搅及浇铸过程中均存在一定程度的T.O和N含量增加,转炉防止回硫效果明显,但LF精炼深脱硫程度较低;VD真空过程脱硫效果不明显,且钢水在中间包时S含量均有明显增加。根据试验结果分析得出的X65精炼及浇铸过程钢中的T.O、N、S含量的优化措施,可有效降低钢中T.O、N、S含量。

X65管线钢焊接接头CTOD断裂韧度

根据BS74 4 8断裂韧度试验标准 ,对X6 5管线钢焊接接头的低温 (0℃ )裂纹尖端张开位移 (CTOD)进行了测试。取尺寸为B× 2B(B为试样厚度 )、缺口方向为NP的试样进行三点弯曲试验 ,然后由所得到的 0℃下母材、焊缝和热影响区 (HAZ)的P -V曲线来计算CTOD值 ,并对试验结果进行了讨论和总结。对显微组织的分析表明 ,共有3个HAZ试件不满足裂纹尖端不超过熔合线 0 .5mm且落在粗晶区内的要求。该结果恰好与P -V曲线和所得的CTOD值相一致 ,从而解决了试验值分散性大的问题 ,同时为ECA评估提供了重要依据 ,验证了BS74 4 8标准的合理性并体现了它的优越性。

X65管线钢抗H_2S腐蚀的试验研究

研究了不同显微组织管线钢抗H2S腐蚀的行为·结果表明,酒钢生产的X65管线钢,当显微组织是以针状铁素体为主的混合型组织时,管线钢具有优良的抗H2S腐蚀性能·经硫化氢腐蚀试验后,除出现程度不等的氢鼓泡外,试样断面上基本没有产生裂纹·氢鼓泡是由于钢中夹杂物处吸收由腐蚀而产生的氢所引起的·当钢表面上因腐蚀而释放出原子态氢后,由于硫化氢的催化作用,促进原子氢向钢中扩散,并在夹杂物与基体的界面上聚集形成分子氢·随着过程的进行,产生很高的压力,从而形成鼓泡·

X65管线钢奥氏体动态再结晶规律研究

利用单道次压缩实验,在Gleeble-1500热模拟机上测定了X65管线钢的动态再结晶曲线,研究了变形条件对其动态再结晶行为的影响,从而为利用CSP技术生产X65管线钢工艺优化提供一定的理论依据。

稀土Ce对X65管线钢组织和性能的影响

通过真空感应炉对X65管线钢进行重新冶炼,采用金相显微镜和扫描电镜进行组织观察,采用微机控制电子式万能实验机和电子式摆锤冲击实验机进行性能检测,研究了稀土Ce对X65管线钢的显微组织和力学性能的影响.结果表明,稀土Ce的加入对钢液有明显的变质作用,使夹杂物变成球状的稀土化合物类夹杂并使晶粒细化,提高了X65管线钢的各项力学性能参数;不同热处理工艺表明,对于X65稀土管线钢,若采用860℃终轧温度并空冷,也能获得良好的力学性能.

偏析对X65管线钢抗氢致裂纹性能的影响

通过LIBS-OPA-100原位分析仪、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法,从显微组织、硬度、偏析元素3方面研究了X65管线钢中心偏析带马奥岛(M/A)组元对氢致裂纹性能的影响,偏析与硬度以及偏析与氢致裂纹(HIC)之间的关系。结果表明:X65管线钢中C、Mn、S、Si元素在中心偏析后形成硬度较高的带状组织是导致抗HIC性能不合格的主要原因;显著的中心偏析马奥岛、铁素体带状组织和大尺寸的相颗粒析出不利于抗HIC性能;带状的马奥岛组织是氢原子的聚集场所,是导致氢致裂纹萌生与扩展的源头。

温度对X65管线钢CO_2腐蚀产物膜结构和力学性能的影响

利用SEM、XRD、能谱仪对不同温度下形成的腐蚀产物膜的形貌、厚度、结构和成分进行分析 ,利用纳米压痕仪测量腐蚀产物膜的硬度和弹性模量。结果表明 ,温度对腐蚀产物膜的表面形貌没有明显影响。在 65℃到 90℃温度范围内 ,温度对腐蚀产物膜的晶粒尺寸影响不大 ;115℃时 ,膜表面的晶粒尺寸不均匀 ,差别较大。温度对腐蚀产物膜的厚度影响较大 ,在 65℃到 115℃温度范围内 ,随着温度的升高 ,腐蚀产物膜的厚度降低 ;温度对腐蚀产物膜的表面成分影响不大 ,不同温度下膜的表面成分均为 (Fe ,Ca)CO3复盐 ;在 65℃到 90℃温度范围内 ,随着温度的升高 ,腐蚀产物膜的硬度和弹性模量降低 ,在 90℃时出现最低值 ,温度升高至 115℃ 。

X65管线钢在沉积物下腐蚀与缓蚀剂作用效果

通过电化学阻抗谱和动电位扫描法研究X65管线钢在含氧氯化钠溶液中沉积物对电化学参数的影响。采用电阻法(ER)结合零电阻电流计(ZRA)研究X65钢在沉积物覆盖下的电偶腐蚀行为与不同浓度有机膦缓蚀剂的作用效果。结果表明:X65钢在SiO_2沉积物覆盖时腐蚀电位负移,腐蚀速率降低。当有沉积物覆盖与无沉积物覆盖的电偶试片相连时,X65钢在沉积物下发生阳极极化,阳极电偶电流密度在18h内由120μA/cm^2衰减到50μA/cm^2并保持稳定。依次加入5×10^(-5),8×10^(-5)和3×10^(-4)浓度的PBTCA后,电偶电流在最高升至1300μA/cm^2后逐渐下降并稳定在610μA/cm^2附近,沉积物下X65钢腐蚀速率达到6.11mm/a,PBTCA加速了X65钢在含氧溶液中沉积物下的腐蚀。通过对试片表面进行观察,沉积物下X65钢表面发生了严重的局部腐蚀。

CSP生产线开发矿浆输送管用X65管线钢的生产实践

介绍包钢CSP生产线开发矿浆输送管用X65管线钢的情况。采用Nb含量达0.065%的微合金化成分设计及控轧控冷工艺,生产出厚度为11.0～12.7 mm的厚规格X65管线钢5 000余t,未出现常见的混晶现象,钢带的组织、性能优良,满足AP15L制管要求。所制成的1.2万m钢管现场打压一次成功。

X65管线钢管闪光对焊工艺参数对焊接接头力学性能和缺陷的影响

利用正交试验法,研究了焊接工艺参数对X65管线钢管闪光对焊焊接接头力学性能的影响。正交试验中选择激发闪光阶段烧化量、稳定闪光阶段烧化量、稳定闪光阶段焊接电流、加速闪光阶段闪光速度作为试验因素,焊接接头抗拉强度、塑性和低温冲击韧性作为焊接工艺的评价指标,得到了最优的焊接工艺参数。接头的金相分析表明,焊接的高热输入使接头焊缝区和部分热影响区的晶粒粗化,形成魏氏组织,降低了接头的冲击韧性。刻槽锤断试验表明,灰斑缺陷内部和边缘的密集裂纹导致接头脆性解理断裂。加速闪光阶段优化的闪光速度有利于减少焊缝区内的缺陷并提高接头的力学性能。

X65管线钢焊缝金属断裂韧度的统计分布

基于焊接制造过程的影响 ,焊缝的断裂韧度具有本质的变异性。文中进行X65管线钢焊缝断裂韧度测定试验 ,建立确定断裂韧度统计分布模型 ,经多种数理统计检验 ,对断裂韧度指标δC 的统计分布函数进行了统计拟合检验。统计结果表明威布尔分布函数是描述断裂韧度指标δC 的最佳拟合分布函数。

X65管线钢对接接头的疲劳性能

试验表明 ,焊接结构的疲劳裂纹主要起源于接头焊趾处 ,因此合理地处理焊接接头焊趾可改善其疲劳性能。超声冲击处理是一种通过改变焊趾区几何形状、消除焊趾缺陷以及调整焊趾区残余应力场来改善焊接接头及结构疲劳强度的有效方法。利用自行研制的超声冲击装置对X6 5钢焊接对接管接头实施了处理 ,然后进行了焊态、超声冲击处理态及母材的疲劳对比试验。结果表明 ,X6 5钢焊接对接管接头焊态疲劳强度△σ(2× 10 6)为 2 19MPa ;母材的疲劳强度△σ(2× 10 6)为 338MPa;超声冲击处理后接头的疲劳强度△σ(2× 10 6)为 30 2MPa。

超快冷下X65管线钢微观组织演变及强化机制分析

基于热连轧生产线开发了X65管线钢超快冷新工艺,系统表征了该工艺下实验钢的微观组织特征,并进一步讨论了其强化机制.结果表明,超快冷下X65管线钢微观组织为细小针状铁素体(AF)+准多边形铁素体(QPF)+M/A岛+弱化珠光体(DP)混合组织,有效晶粒尺寸为2. 93μm,大角晶界百分比为31. 5%;实验钢组织亚结构为细小的块状铁素体,铁素体尺寸分布在200～1 000 nm;在铁素体基体上析出了大量尺寸<10 nm的Nb(C,N)粒子;实验钢各项力学性能均满足API SPEC 5L标准要求.超快冷工艺下X65管线钢的主要强化机制为细晶强化、固溶强化、位错强化及纳米析出强化的耦合强化,其中纳米析出强化强度贡献值为96. 1 MPa.

控轧控冷工艺参数对X65管线钢显微组织的影响

应用Gleeble-3500热/力模拟试验机研究了轧后冷速(20～0.5℃/s)、卷取温度(630～500℃)、精轧初始温度(1 000～900℃)、末道次精轧温度(860～750℃)对X65管线钢(0.08%C、1.38%Mn、0.032%Nb、0.041%V、50×10^(-6)N)显微组织的影响。结果表明,增加轧后冷却速度、减小950℃左右的压下量,降低终轧和卷取温度可细化板材组织。提出150 mm×1 700 mm板坯轧成7.1 mm成品板的轧制温度为:1 150～1 200℃加热,≤1 130℃粗轧至35 mm,950～1 020℃精轧,≤830℃终轧,≤580℃卷取,其产品力学性能满足标准要求。

复吹转炉冶炼X65管线钢脱磷工艺研究

根据复吹转炉双渣法冶炼的工艺特点，利用吹炼前期（0～7min）低温的有利条件，实现钢液充分脱磷并倒掉脱磷渣后进行少渣冶炼的工艺，可实现在转炉钢水终点磷合格（[P]≤0．010％）的前提下高温出钢，减少RH工序的吹氧量，提高钢水的纯净度，生产合格的X65管线钢。