管线钢X80的CCT曲线研究

采用膨胀仪研究管线钢X80连续冷却过程中的相变规律。采用热膨胀法和金相法相结合测绘管线钢X80的CCT曲线,并研究冷却速率对组织和硬度的影响规律。实验结果表明:不同的冷却速率下实验钢的组织不同。低冷速下,管线钢X80的组织均为多边形铁素体外加少量的珠光体;随着冷速的增加(>3℃/s时),多边形铁素体逐渐转变为针状铁素体;当冷速达到50℃/s以上时,还会出现贝氏体组织。随冷速的提高,实验钢的硬度呈逐渐上升趋势。

热变形对低Mo管线钢X80显微组织和相变动力学的影响

在Gleeble-1500热模拟试验机上对低Mo管线钢X80进行了不同热变形条件下的压缩试验,分析了变形温度、变形量和变形速率对材料组织特征和相变动力学的影响,结果表明:随变形温度的降低,低Mo管线钢X80奥氏体(γ)晶界变得不明显,板条贝氏体(LB)变短且数量减少,变形温度对相变动力学的影响不大;随变形量的增加,板条贝氏体和粒状贝氏体(GB)减少而针状铁素体(AF)增多,板条贝氏体束(Bainite Packet)内的M/A岛尺寸减小且分布更加弥散化,相变动力学曲线右移;随变形速率的降低,奥氏体晶界的多边形特征变得不明显,板条贝氏体数量减少,M/A岛尺寸减小且分布弥散化,相变动力学曲线右移。

高强度管线钢X80的焊接研究

X8 0级以上的管线钢是控轧及加速冷却的低碳微合金钢 ,将是本世纪输气主管线的主导钢材 ,具有优良的抗延性断裂性能 ,纵向焊缝金属和HAZ的强度与韧性高于母材匹配。Mo -Ti -B系焊接材料除保证适当的Ti,B微量元素外 ,还必须尽量减少焊缝中的O ,N气体含量。

管线钢X80卷板横裂纹成因与轧制工艺改进

利用光学显微镜和扫描电镜观察了管线钢X80卷板横裂纹的微观形貌和组织特征,利用Gleeble-3800热模拟试验机测定了X80材料的动态连续冷却转变曲线(动态CCT曲线),在国内某生产线上进行了轧制实验和工艺优化。结果表明:精轧过程先共析铁素体的析出是导致横裂纹的根本原因,进入精轧机组的中间坯厚度(BH)和终轧温度(FDT)对X80卷板的表面质量和力学性能有重要影响,当BH=55 mm、FDT=800℃时表面质量和力学性能均合格。

高级别管线钢X80的生产实践

日照钢铁精品基地生产高级别管线钢X80采用铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理、板坯连铸等炼钢工序。通过优化生产工艺,实现了管线钢X80成分的精确控制,有效地降低了钢中夹杂物含量,提升了铸坯质量。

抗大变形管线钢X80轧制工艺研究

为提高抗大变形管线钢X80的力学性能,在鞍钢5500宽厚板生产线上对其轧制工艺进行了研究。结果表明,提高板坯加热温度及保温时间可改善产品抗拉强度;适当调整弛豫时间,保证钢板入水温度及优化轧制力、轧制道次,可有效控制钢板显微组织,提高产品的均匀延伸率。

18.4mm管线钢X80热轧生产工艺探索

介绍了18.4×1550(mm)的X80管线钢的热轧生产工艺过程。通过对1750热轧加热制度、速度制度、温度制度、负荷分配、卷取温度等工艺参数的不断优化,热轧生产的X80管线钢表面质量、组织结构、力学性能和规格尺寸满足要求。

X80管线钢焊接接头断裂韧性试验研究

采用单试样柔度法对X80管线钢及焊接接头进行了断裂韧性试验。结果表明,X80管线钢焊缝、热影响区及母材每3组试样断裂韧度平均值分别为286.08MPa√m、282.02MPa√m、290.46MPa√m,该种焊接工艺下的焊接接头各区断裂韧性相差不大。

基于XFEM的X80管线钢焊接接头三维裂纹萌生扩展仿真分析

利用有限元软件ABAQUS,以X80管线钢不同坡口形式的焊接接头为研究对象,基于扩展有限元方法(XFEM),对X形和V形两种不同形式坡口的焊接接头在拉伸载荷下的裂纹扩展形态进行数值模拟分析。结果表明,裂纹尖端首先出现了应力集中,应力分布趋势与理论计算的塑性区形状大致相同。利用XFEM方法模拟裂纹尖端自由扩展,X形坡口和V形坡口的焊接接头裂纹首先出现在焊缝并靠近熔合线处,且二者的扩展路径一致,在相同条件下,X形坡口的焊接接头焊缝处最先出现裂纹,V形坡口的焊接接头焊缝处裂纹出现的时间较X形坡口出现裂纹的时间晚。

湿H_(2)S环境下X80管线钢焊接接头应力腐蚀试验研究

X80管线钢在硫化氢环境下极易发生应力腐蚀开裂,通过对不同浓度H_(2)S配比的NACE溶液中,设计与制作预制裂纹的WOL(楔形张开加载)试样,得出X80管线钢母材、焊缝及热影响区的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率da/dt。结果表明,X80管线钢具有较高的抗硫化氢腐蚀开裂的能力。

NaCl浓度对X80管线钢母材和焊缝区电化学腐蚀行为的研究

随着我国海洋油气资源的不断开发,管道焊接接头的腐蚀问题已成为海洋运行管线失效和安全的主要因素之一。为给海洋管道的腐蚀防护与材料选择提供更为精确的理论依据和实际指导,采用动电位极化技术和电化学阻抗谱测试方法,研究了X80管线钢焊接接头的母材区和焊缝区在不同NaCl溶液浓度(1.5%、3.5%、5.5%,质量分数)中的电化学腐蚀行为。结果表明:在不同NaCl浓度的溶液中,母材区和焊缝区的极化曲线都具有明显的阳极溶解特征,没有钝化现象;随着NaCl浓度的增加,2个区域的开路电位和自腐蚀电位负移,极化电阻先减小后增大,自腐蚀电流密度先增大后减小;母材区的热力学稳定性和耐腐蚀性始终优于焊缝区的。

X80管线钢自动焊焊缝冲击能量分配研究

针对X80管线钢实心焊丝自动焊的焊缝金属,采用仪器化冲击试验方法,研究了焊缝金属冲击能量分配和温度敏感性。结果表明,工程常用测试温度(-10℃)条件下,X80管道实心焊丝自动焊的焊缝金属冲击韧性(128~195 J)良好;总冲击吸收能量数据波动显著大于裂纹形成能量,主要原因是裂纹扩展过程吸收能量波动较大引起的;系列温度冲击试验的总吸收能量和裂纹形成能量均具有上平台特征,但裂纹形成能量数据曲线的上平台温度范围(-40~20℃)更大,且随着试验温度升高,裂纹形成能量占比表现出非线性降低特性。长输管道工程设计温度范围(-40~20℃)内,焊缝金属裂纹形成能量测试结果具有温度无关性特征,依据上平台温度试验结果制定验收指标,可能不利于对焊缝金属裂纹萌生的控制,建议进一步开展相关研究,制定焊缝金属起裂韧性指标,从根本上控制焊缝金属裂纹的萌生。

X80管线钢内壁旋杯喷涂涂层厚度均匀性研究

石油天然气多采用管道进行输送,管道内壁的腐蚀是其主要失效形式,对管道内壁添加涂层可以提高管道耐腐蚀性能。对X80管线钢内壁高速旋杯离心喷涂开展工艺实验,研究了喷涂关键参数包括旋杯转速、行进速度、旋杯外径、喷涂压力对涂层平均厚度及涂层均匀性的影响规律和原因。而后对喷涂工艺参数进行系统性优化,得到最佳的工艺参数组合。实验结果表明,涂层平均厚度主要由旋杯转速、喷涂压力、行进速度以及旋杯外径决定,涂层的均匀性主要由旋杯转速以及喷涂压力决定。当旋杯转速为25000r/min、喷涂压力为0.2MPa、行进速度为0.9m/min、旋杯外径为32mm时,涂层均匀性最佳,涂层的平均厚度为450.3μm,涂层厚度标准差值为3.3μm。

不同强度匹配对X80管线钢环焊缝抗氢致裂纹性能的影响研究

环焊缝的强度匹配形式和耐腐蚀性对管道可靠运行至关重要。文中分别采用低强匹配、等强匹配和高强匹配三种匹配形式对D1219×18.4 mm X80螺旋焊管进行焊条电弧焊,对焊接接头进行抗氢致开裂(HIC)试验,并综合包括化学成分、微观组织、接头强度和韧性等各种因素分析,研究不同强度匹配形式对X80管线钢环焊缝抗氢致裂纹性能的影响。结果表明,三种匹配方式下的X80管线钢焊接接头的抗HIC性能均能满足相关要求,且采用三种强度匹配焊条焊接接头的裂纹长度敏感率(CLR)、裂纹厚度敏感率(CTR)以及裂纹敏感率(CSR)随着匹配强度的升高而升高;焊缝金属的C、P、S含量对HIC敏感性有显著影响,降低这些元素的含量有助于提高焊缝的抗HIC性能;微观组织观察表明,焊缝金属的组织类型和形态对HIC敏感性也有重要影响,热力学平衡且稳定的细小组织是抗HIC的理想组织。

热轧工艺参数对X80管线钢成品组织的影响

内容导读通过使用Gleeble3500动态热模拟机,针对X80管线钢设计的实验成分进行了不同精轧工艺参数和冷却参数的交叉模拟实验,通过观察期成品的组织,找到了相对理想的工艺参数,从而为实际生产工艺确定提供理论依据。

X80管线钢焊接接头HAZ断裂韧性研究

通过对X80管线钢焊接接头热影响区(HAZ)进行裂纹尖端张开位移(CTOD)试验,研究了X80管线钢在HAZ的断裂韧性。结果表明,X80焊接接头HAZ主要由板条贝氏体(LB)、粒状贝氏体(GB)和马氏体/奥氏体(M/A)等组成,其中LB∶GB为3∶1。试验钢HAZ在-10和-30℃温度下的夏比冲击功分别为210和136 J,表现出优良的冲击韧性。此外,试验钢在HAZ在-10℃下的平均CTOD特征值δ_(m)为0.952 mm,而在-30℃下的平均CTOD特征值δ_(m)为0.437 mm。随着试验温度的降低,HAZ的断裂韧性逐渐降低。断口表面上的韧窝为撕裂伸长型韧窝,呈椭圆或半椭圆状。HAZ中存在微米级的Mo和Ti的球形夹杂物导致断裂韧性降低。

外加电位条件下X100/X80管线钢的应力腐蚀行为研究

以X100、X80管线钢为研究对象,通过在外加电位条件下的慢应变拉伸速率试验(SSRT),获取管线钢材料在空气中和不同外加电位下的慢拉伸应力腐蚀的应力-应变曲线,分析其应力腐蚀敏感性可知:外加电位对X100和X80管线钢在3.5%NaCl中性溶液中的SCC敏感性和腐蚀开裂机理有显著影响。相同应力腐蚀条件下,X100管线钢的SCC敏感性相对于X80管线钢更低。结合断口微观形貌和极化曲线快、慢扫测试分析X100/X80耐腐蚀性能的特征和差异,可以得出X100和X80管线钢材料在不同外加电位条件下的应力腐蚀机理类型:当外加电位高于-395 mV时,金属处于活化溶解状态;当外加电位置于-395~-462 mV(X80钢)或-395~-504 mV(X100钢)时,机理为膜破裂-阳极溶解(AD)和氢致开裂(HIC)型;如果外加电位进一步降低,机理表现为氢致开裂型。

经历多次热循环的X80管线钢焊接粗晶区的组织性能研究

采用相变仪DIL805A D模拟X80管线钢焊接的多次热循环过程,并采用OM、SEM及HV-1000获得其显微组织、M-A组元尺寸和体积分数以及原奥氏体晶粒粗化情况和显微硬度。结果表明:经历峰值温度为1350℃的快速焊接热循环作用后,母材中的PF和QF消失;随着热循环次数的增加,组织类型基本保持不变,主要为GB、BF、M-A组元,但GB体积分数逐渐减少、BF体积分数逐渐增多、BF板条宽度从1次热循环后的0.77μm增至3次热循环后的1.36μm,M-A组元的平均晶粒尺寸增大且体积分数略微减少;原奥氏体晶粒尺寸从1次热循环后的40.5μm粗化至3次热循环后的69.5μm,且表现出逐渐不均匀化。此外,X80管线钢显微硬度的上升趋势随热循环次数的增加而减缓。

氢气含量与加载频率对X80钢管接头疲劳裂纹扩展速率的影响

在氮气,体积分数均为2%的H_(2)+CO_(2)以及体积分数分别为5%,2%的H_(2)+CO_(2)环境中,对X80钢管接头试样进行不同加载频率(0.1,1.0,10.0 Hz)的疲劳裂纹扩展试验,研究了氢气含量和加载频率对疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明:当加载频率为1.0 Hz时,氢气含量越高,接头母材、热影响区和焊缝裂纹扩展速率越大,且焊缝中的裂纹扩展速率增大程度最大;含氢环境中焊缝的疲劳裂纹扩展速率小于母材和热影响区;当氢气体积分数为5%时,母材和热影响区均发生韧性断裂,但疲劳断口上存在微小的二次裂纹和少量平台状结构等脆性断裂特征,焊缝疲劳断口出现长度近80μm的二次裂纹,但断口形貌仍主要呈韧性断裂特征;氢气体积分数为5%时,随着加载频率增加,母材的疲劳裂纹扩展速率先增大后减小,加载频率为1.0 Hz时的疲劳裂纹扩展速率最大。

双相X80管线钢塑性变形和损伤机制

针对油气管线在高压、大变形等运行工况下极易产生局部屈曲、失稳和延性断裂等与塑性损伤相关的失效行为,为了揭示管线钢塑性损伤行为的微观机制,以双相结构(贝氏体+多边形铁素体)X80管线钢为研究对象,采用有限元方法研究了双相X80管线钢微观塑性损伤演化规律。通过电子背向散射衍射技术分析了塑性损伤过程中的微观结构演化机制。结果表明,应变主要由铁素体承担,应力主要由贝氏体承担,在拉伸变形作用下,易在两相界面处发生位错堆积,导致应力集中,形成孔洞。随着应变的增加,孔洞逐渐地向铁素体内部扩展、聚集直至贯通;铁素体晶粒的主要变形机制是晶粒内部滑移系统的滑移和晶格的转动,造成了微孔洞的形成。