不同调质热处理X80钢厚板的组织与性能

利用组织分析、力学性能试验等手段,对52mm厚X80钢板经不同调质处理后的组织和性能进行了研究。结果表明:经890℃淬火+660℃回火、910℃淬火+660℃回火和多次淬火调质等不同工艺热处理后,该X80钢板厚度中心处均得到全部粒状贝氏体组织,其屈服强度和低温韧性均得到改善;淬火温度为890℃时具有良好的低温韧性,淬火温度升高到910℃时,奥氏体晶粒不均匀,大尺寸粒状贝氏体中出现条状M/A岛,低温韧性降低;多次调质热处理细化了奥氏体晶粒,使粒状贝氏体组织中的M/A岛以颗粒状析出并均匀分布,大大改善了钢的强韧性。

基于应变设计用X80大应变UOE钢管的研发

在地质灾害多发地区,基于应变的管道设计对管线管提出了大应变的性能要求。通过实验室研究了不同组织类型对管线钢大应变性能的影响,发现多边形铁素体+贝氏体的组织具有很好的大应变性能和其他性能的匹配。更进一步研究了双相比例、组织形态等对大应变性能的具体影响,以及轧钢工艺参数对双相组织的影响。基于该组织设计及实验室研究,宝钢进行了Ф 1 219×26.4 mm厚壁X80大应变UOE管线管的试生产。试制钢管性能良好,能够满足西三线X80大应变管线管的技术要求。

X80板材预弯弹塑性变形有限元分析

对X80板材建立了预弯状态下的有限元ANSYS模型,考虑了X80钢的材料应力-应变曲线及板材与模具接触等非线性因素,进行了弹塑性变形及应力非线性分析。模拟了不同跨距下0.06 m厚的X80板材在预弯状态下的弹塑性变形、等效应变和等效应力分布,得到发生弹性变形和塑性变形的临界跨距值。随着跨距增大,弹塑性变形亦呈增大趋势,并且随着应变的增加,塑性应变在材料总应变中所占比重越来越大。同时结合理论计算,将施加不同边界约束条件及模具跨距的板材预弯弹性压下量仿真结果与理论值进行了对比,在一定程度上对仿真分析进行了验证。在既定条件下,跨距与板材塑性变形并不成纯粹的正比关系,在实际工程应用中要考虑两者间的最佳配比关系。

交流干扰对X80管线钢腐蚀电位的影响规律研究

为进一步明确交流干扰过程中埋地金属管道腐蚀电位所处极化区域的极化斜率之比对腐蚀电位偏移的影响,通过提高腐蚀电位的采集频率等方法从交流电流密度和干扰时间等角度综合分析研究了交流干扰对X80钢在库尔勒土壤模拟液中腐蚀电位的影响规律。研究表明:施加交流干扰后,1 Hz采集频率得到的相对平均腐蚀电位会发生偏移,其偏移方向与100 Hz采集频率得到的相对真实腐蚀电位处的阳极和阴极极化区的极化斜率之比r密切相关,r大于1平均电位正移,反之负移;随着干扰时间的延长,在J_(ac)=10~50A/m^2时,腐蚀电位偏移量变化较小,而在J_(ac)=100~400 A/m^2时腐蚀电位偏移量先明显减小后稳定。

轧制工艺对X80管线钢组织、织构和性能的影响

利用环境扫描电子显微镜对X80管线钢(/%:0.043C、0.25Si、1.86Mn、0.085Nb、0.001 Ti、0.028Al、0.002 7N)的显微组织进行了观察,并借助于X射线衍射仪和电子背散射衍射技术,分析了管线钢组织与晶粒织构取向的特点。结果表明,{112}〈110〉、{110}〈110〉取向增加、小角度晶界比率提高,使管线钢的落锤撕裂面积增大,韧性提高;降低终轧温度、提高冷却速度,能够得到较多的针状铁素体,对落锤撕裂性能是有利的。

X80钢级大直径直缝埋弧焊管裂纹研究与工艺改进

X80钢级大直径厚壁直缝埋弧焊管在扩径后存在焊缝趾部开裂现象。通过对该裂纹的断口及其理化性能进行检测,认为造成焊缝趾部开裂的原因是:焊接热输入量较高,热影响区韧性恶化;钢管扩径前焊缝附近母材存在应力集中;钢管热影响区与扩管模具发生挤压。针对上述因素,进行工艺改进,使得裂纹发生率从2.00%降低到0.12%。

超快冷工艺下X80管线钢的DWTT裂纹扩展行为

用OM、SEM以及EBSD技术研究了超快冷工艺制备的18.4 mm X80管线钢的微观组织及晶体学取向,用SEM观察和分析了DWTT断口的表面形貌和裂纹扩展行为,并讨论了超快冷改善管线钢止裂性能的作用机制。结果表明,用超快冷工艺制备的X80管线钢的组织为AF+CB+M/A岛,其中AF组织大约占83%,CB大约占17%,组织的有效晶粒尺寸大约为3.5μm,大角晶界百分比大约为40.9%;在DWTT断裂过程中,实验钢中较大比例的AF和细小M/A岛减小了有效晶粒尺寸,提高了材料的止裂性能。超快冷提高管线钢止裂性能作用机制为:超快冷促进了AF形成,提高了细小弥散分布的M/A岛含量,弱化了AF相变过程中变体的选择,进而降低了有效晶粒尺寸,提高了大角晶界密度,改善了材料的止裂性能。

微观取向对X80管线钢动态冲击性能的影响

利用环境扫描电子显微镜及电子背散射衍射(EBSD)技术分析了X80管线钢的组织与微观取向的特点。探讨了取向对强韧性的影响。结果表明,针状铁素体和弥散析出的M/A岛组织对管线钢的动态冲击性能有利;小角度结晶比率越高、晶粒越细小,越有效地阻碍位错移动,使钢的抗裂性能提高;{112}<110>、{110}<110>织构是影响管线钢落锤撕裂(DWTT)性能的有利取向。

X80管线钢光纤激光-MAG复合焊接打底层组织及性能

采用光纤激光-熔化极活性气体保护焊(MAG)复合焊接进行X80管线钢6mm厚根部的打底焊接,以实现单面焊双面成形。对工艺规范参数优化后的焊接接头进行宏观成形分析和显微硬度、拉伸、冲击、弯曲等力学性能研究。在此基础上,重点研究了激光-MAG复合焊热循环对打底焊焊缝接头微观组织的影响。结果表明,在优化的工艺参数范围内,可获得成形良好、无缺陷的焊缝;焊缝截面呈高脚杯状,可分为电弧作用区和激光作用区;电弧作用区的硬度高于激光作用区;拉伸试样断裂于母材;电弧作用区焊缝组织主要为针状铁素体和少量的先共析铁素体,激光作用区焊缝组织主要为针状铁素体和贝氏体类型组织(上贝氏体+粒状贝氏体);激光作用区和电弧作用区的热影响区组织差异不大,但电弧作用区的过热区明显宽于激光作用区。

超快冷X80钢埋弧焊工艺及性能的研究

为了高效开展管线钢埋弧焊试验,建立了焊缝面积、坡口尺寸及焊缝尺寸之间的关系,从而可预测埋弧焊一次成形的线能量。采用JH-WGX2焊丝及CHF101焊剂进行双丝埋弧焊,两焊面的线能量分别为25 kJ/cm及30 kJ/cm。焊接接头强度、韧性、弯曲性能及硬度均能满足技术要求;尤其是热影响区不同部位的韧性较高,-20℃KV_2达到177 J以上。