X80M钢管道全自动焊接接头裂纹尖端张开位移差异性

针对不同预热条件下X80M钢管道全自动焊接接头,开展了裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)的差异性研究.采用单边缺口3点弯曲试样进行CTOD试验,按照GB/T21143-2014标准和ISO15653-2018标准推荐的公式分别进行CTOD值的计算.结果表明,两种计算公式结果不同,采用ISO 15653-2018标准推荐公式计算CTOD值结果与GB/T21143-2014标准相比平均偏高35%,差异出现的原因是两种标准的修正方式侧重点不同,即GB/T21143-2014标准针对裂纹长度变化进行修正,而ISO15653-2018标准针对测试温度的影响进行修正.预热温度为80℃的接头试样CTOD值整体较低,其中按GB/T21143-2014标准计算有3个试样低于标准,最低为0.16 mm,按ISO 15653-2018标准计算有1个试样低于标准,最低为0.20 mm;预热温度为120℃时,所有试样在两种标准下计算的CTOD值均满足标准要求,焊接接头断裂韧性更好.相同预热条件下,熔合区试样CTOD值整体高于焊缝区试样,且CTOD最大值均出现于熔合区,具有较好的断裂韧性,熔合区CTOD值受组织不均匀性的影响,不同位置间存在较大差异,存在性能的不均匀性.

南钢低温高压服役用30.8 mm×4342 mm宽板X80M管线钢的开发

南钢根据中俄东线油气管道Φ1 422 mm特宽幅X80M管线钢制管要求和5 300 mm宽厚板生产线工艺装备特点,通过低温用特宽、特厚钢板的合金设计、微观组织细化、TMCP精细调控等技术,成功开发了低温超大输量管道用钢的成套工业化制造技术。为了提高30.8 mm钢板的低温韧性,320 mm铸坯进行转钢展宽轧制,展宽3道次,压下量80 mm;展宽后进行纵道次轧制,压下量都在22 mm以上,钢板进入超快冷进行冷却,开冷温度设定为740~750℃,终冷温度430~450℃。得到了晶粒均匀细小的针状铁素体组织,具有较高的强度与良好的低温韧性的低温管线产品。

X80M管线钢铜衬垫外根焊接头冷裂敏感性分析

开展了不同装配条件下大厚度、大管径X80M管线钢铜衬垫外根焊接头的冷裂敏感性分析.采用碳当量法和应力场模拟等方法,研究了不同装配条件对接头冷裂倾向的影响.结果表明,接头顶部盖面层的热影响区和底部根焊层是X80M管线钢焊接接头的最薄弱区域,冷裂倾向最大.对口间隙从0~0.5 mm增大至0.6~1 mm后,焊缝区根焊层的相对碳当量提高16.6%,增大了冷裂倾向.错边量提高使得接头盖面层热影响区淬硬性增大,冷裂敏感性增大.错边量和对口间隙增加均会导致焊后残余拉应力的进一步增大,错边量增大也会导致接头错边区域存在应力集中,错边量从0 mm增加为3 mm,其焊缝区根焊层凹角处残余应力峰值增加52.4%.因此,X80M管线钢电弧焊接过程需尽量减小对口间隙和错边量以降低冷裂倾向.

厚规格高Nb成分X80M管线钢探伤不合原因分析及改进措施

针对集中出现的厚规格高Nb成分X80M管线钢探伤不合问题,利用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等检测手段,对钢板缺陷处进行检测分析。结果表明:钢板中心富集的铌、钛夹杂物是导致探伤不合的直接原因,而冶炼中LF精炼过程温度低,净空小,钢水加热及搅拌效果差,致使加入的铌铁未完全溶解或溶解的铌分散不均匀,是导致探伤不合问题的根本原因。

低温高压服役用特宽幅X80M管线钢工业开发

根据中俄东线油气管道Φ1422 mm特宽幅X80M管线钢制管要求和5300 mm宽厚板生产线工艺装备特点,通过低温用特宽、特厚钢板的合金设计、微观组织细化、TMCP精细调控等技术,成功开发了低温超大输量管道用钢的成套工业化制造技术。得到了晶粒均匀细小的针状铁素体组织,管线产品具有较高的强度与良好的低温韧性。

加热温度对X80M管线钢性能和组织的影响

研究了不同加热温度对厚壁X80M管线钢原始奥氏体晶粒、组织、析出相及力学性能的影响。结果表明,加热温度对厚规格X80M管线钢的落锤性能影响较大。随着加热温度逐渐升高,奥氏体晶粒不断粗化,当加热温度≤1 210℃时,原始奥氏体晶粒细小,奥氏体晶粒的平均尺寸为35μm。原始奥氏体晶粒越细小,在后续轧制和冷却过程中越能促进针状铁素体和粒状贝氏体的形核,即显著改善钢板的低温韧性。此外,加热温度越高,铸坯中合金元素的固溶量越多,能促进20 nm以下的NbC析出相的形成,但会导致晶粒粗化和组织中针状铁素体及粒状贝氏体比例减少。因此,控制加热温度在1 210℃以下,保证针状铁素体(AF)和粒状贝氏体(GB)比例在60%以上时,可显著改善厚规格X80M管线钢的落锤性能。

Al2O3夹杂对厚规格X80M热轧钢带DWTT性能影响

通过优化钙处理过程氩气流量提高脱氧产物上浮到钢渣中效果、改进中包结构改善流场促进夹杂物上浮等措施,实现钢水T[O]<0.0015%,有效减少了钢水中Al2O3夹杂物的数量,板卷DWTT性能符合标准要求,实现了稳定开发生产22 mm厚X80M管线钢热轧钢带的目的。

X80M管道环焊缝开裂原因分析

为了探究X80M管线钢环焊缝填充层出现裂纹的原因,从焊材复验、焊接接头检测、裂纹分析以及模拟现场焊接试验等方面,采用化学成分、力学性能、扩散氢、硬度、光镜、扫描电镜等检测手段,对裂纹的产生原因展开了分析。结果发现,铜对裂纹的产生有重要影响。模拟现场焊接试验证实,现场焊接扩散氢含量要高于实验室所测扩散氢含量。通过一系列检测分析,最终明确焊缝中存在两种形式的裂纹,一种是铜导致的热裂纹,另一种是铜氢共同作用导致的冷裂纹。

厚壁大口径φ1219×33 mmX80M用板开发

针对西气东输三线工程及陕京四线输气管道工程φ1219×33 mm规格X80M管线钢的技术要求,通过合理的成分设计、严格的加热制度和优化的控轧控冷工艺,南钢成功开发出具有高强韧性的33 mm厚度规格X80M管线钢,满足了西气东输三线工程及陕京四线输气管道工程φ1219×33 mm规格X80M管线钢的技术要求。

不同冷却方式下X80M管线钢的组织演变

针对当前开发高强韧性、低屈强比管线钢的需求,利用光学显微镜和透射电镜,研究了4种不同冷却方式下X80M管线钢的组织性能演变。结果表明:轧后空冷钢板的屈强比较高,金相组织主要为PF+P,没有明显的亚结构,位错密度低,强度低,均匀伸长率好,但落锤性能差;轧后钢板弛豫至Ar3温度以下,水冷前会先析出一部分PF,快速冷却过程中富碳奥氏体在更低温下会发生贝氏体转变,随着冷却速率的增大,组织形貌由块状演化为条片状贝氏体,由PF+B的双相组织构成,存在较高密度的位错,具有较好的均匀伸长率与硬化指数,该工艺适合抗大变形管线钢的生产;轧后钢板直接快速冷却至Ms温度以下,钢板强度高韧性好,但均匀伸长率与硬化指数下降,金相组织为典型AF+MA,该工艺适合常规高钢级管线钢的生产。

轧后冷却工艺对大输量X80M管线钢显微组织的影响

为保证大输量X80M管线钢高强度的同时进一步提高其低温韧性,实现强韧性良好匹配,采用Gleeble-3800型热模拟试验机对其进行模拟轧制研究。利用热膨胀法结合金相法建立X80M管线钢的动态CCT(Continuous Cooling Transformation)曲线,并通过OM、SEM、硬度检测等分析方法,研究了冷速、终冷温度等冷却工艺参数对其组织和硬度的影响。研究发现,随冷速增大,其组织发生多边形铁素体(PF)+珠光体(P)→粒状贝氏体(GB)→针状铁素体(AF)→贝氏体铁素体(BF)的转变,维氏显微硬度也逐渐增加;当冷速为15~25℃/s时可获得以细小均匀AF为主和弥散分布M/A(马氏体-奥氏体)岛组成的理想显微组织;终冷温度对其相组成有明显的影响,随着终冷温度的降低,M/A岛尺寸变小,数量增多,组织逐渐细化。将试验研究与生产实践相结合,最终设定工业化TMCP参数为终轧温度780℃+终冷温度360℃+冷速20℃/s,得到的X80M管线钢板卷具有高强度和优异低温韧性,满足其工程技术要求,并成功应用于西气东输四线重大管道工程。本研究为高强高韧管线用钢的研发提供了技术参考,有力支撑了国家重大管道工程的建设。

中俄天然气东线管道全自动焊接工艺分析

全自动焊接工艺已成为长输油气管道焊接施工优选的焊接方法,对中俄天然气东线工程的X80M管线钢的焊接性进行了分析,介绍了X80M管线钢的母材、焊材及焊接设备,确定1 422 mm管径X80级管道钢全自动焊接工艺中焊接设备、坡口形式及焊接材料的选取,指出焊接工艺参数的选取应主要侧重于焊缝成型和内部质量,并通过预定工艺参数进行大量的焊接试验。