应变时效对X90高强管线钢组织及性能的影响

X90管线钢以其高强高韧的特点,被广泛用于石油、天然气和化工等领域。但是,在管道钢制造与服役中普遍存在着应变时效效应,即在经历了一定的预应变后,经过长期的常温或低温处理,其强韧化程度有所提高。因此,开展X90管线钢的应变时效效应研究,对改善其使用性能、延长其服役寿命有十分重要的作用。基于此,本文便对应变时效对X90高强管线的钢组织影响与性能影响进行简单探讨,仅供参考。

高强管线钢冷裂敏感性的斜Y坡口实验研究

采用七种高纤维素型立向下电焊条,通过斜Y坡口裂纹实验,对高强管线钢的冷裂敏感性进行实验研究。通过理论公式计算了其冷裂敏感系数,并根据实验结果确定了避免冷裂产生的最低预热温度,为高强管线钢施工及制定焊接工艺提供了实验和理论依据,也为高强管线钢的冷裂敏感性的标准实验方法提供参考。

高强管线钢用焊剂熔化特性对工艺性能的影响

焊剂的熔化特性是影响高速埋弧焊工艺性能的重要因素。本文采用高温物理性能测试仪定量地研究了焊剂的熔化特性和工艺性能的关系。结果表明,当焊剂的熔化温度和熔化温度区间不合适时,容易造成咬边、气孔、麻点和脱渣性差等问题,严重影响焊接质量;当焊剂具有合适的熔化温度和熔化温度区间时,焊缝成形美观,脱渣性好,工艺性能优良。

高强管线钢低温焊接工艺研究

对高强管线钢低温焊接的背景及意义进行了分析,并根据国内外现状及趋势,确定了具体的研究目标和研究内容,并且进行了试验,得出了相关结论。为低温环境下的管道建设提供了技术支持,具有重要的工程应用价值,并可为管道建设带来巨大的经济效益和社会效益,

高强管线钢焊接残余应力研究现状

在高强管线钢的工程应用过程中,较高的焊接残余应力会导致焊缝产生应力腐蚀和疲劳裂纹以至失效。简要介绍了高强度管线钢的焊接方法,对比了传统电弧焊与先进焊接方法的工艺特点,以及不同焊接方法的残余应力分布,概述了通过无损检测手段进行残余应力分析的相关研究结果,并通过数值模拟进行了焊接残余应力的对比和分析。指出,通过不同的数值模型及有限元分析等手段,可快速获得不同焊接方法的接头残余应力分布,以便于对焊接工艺进行调整。

X90高强管线钢应变时效行为及敏感时间研究

利用OM、SEM、TEM、拉伸试验和低温冲击试验对应变时效处理前后X90高强管线钢的微观组织特征、冲击断口形貌、拉伸性能、低温冲击性能以及应变时效行为进行了分析研究。结果表明,X90高强管线钢对于应变时效作用较敏感,当时效温度≥200℃时,在保证防腐质量的前提下应缩短防腐时效时间(<15 min)或采用其他更先进防腐方法可减弱时效作用的影响。随时效温度升高和时效时间延长,X90高强管线钢屈服强度、抗拉强度、屈强比、均匀伸长率总体呈现增大趋势,而断裂应变、低温冲击吸收总功、裂纹形成功和裂纹扩展功总体呈现减小趋势。时效处理前后显微组织无明显差异,均为针状铁素体+多边形铁素体+板条贝氏体+M-A组元组成的复相组织,但随时效温度升高和时效时间延长,组织中有颗粒状析出。

高强管线钢焊接裂纹产生的原因及控制

高强管线钢焊接热影响区(HAZ)受焊接热循环影响,韧性降低,成为焊接接头的薄弱位置.由于焊接粗晶区粗大晶粒及焊趾处产生的应力集中,裂纹通常起源于焊趾处靠近熔合线的热影响区粗晶区.夹杂物与基体界面处、MA岛与基体界面处、存在MA岛的晶界以及MA岛内部是裂纹形核的主要位置.裂纹沿着晶界扩展,或从晶粒内部穿过,或沿着基体与夹杂物之间的缝隙扩展.控制焊接热输入减少MA岛数量、细化奥氏体晶粒及利用氧化物冶金的方法促进晶内形核铁素体的生成,有助于提高焊接热影响区粗晶区韧性.

组织特征对高强管线钢焊缝及热影响区韧性的影响

为了研究组织特征对高强管线钢管焊缝及热影响区韧性的影响,降低管线建设成本,保证服役管道的安全性和可靠性,以X80管线钢为例,分析了奥氏体晶粒尺寸、第二项粒子、HAZ粗晶区第二相组织等对管线钢管焊缝及HAZ韧性的影响。分析结果表明,适当控制t8/5和tH,保证第二相粒子的数量、均匀分布及HAZ粗晶区贝氏体的均匀化和精细化,避免岛链状大尺寸尖角型M-A组元的产生是提高焊缝及热影响区韧性的有效方法。另外,在焊材的设计和制备上做好多元合金和微合金含量的精细配比和冶炼,防止合金元素偏聚,形成大尺寸夹杂和异类相影响焊缝塑韧性。

成型和焊接对高强管线钢管焊缝及热影响区冲击韧性的影响

为了提高高强管线钢管焊缝及热影响区冲击韧性性能,综述了高强管线钢管成型和焊接对焊缝及热影响区(HAZ)冲击韧性的影响。结果表明,提高高强管线钢管焊缝及HAZ冲击韧性的有效方法是,根据原料特性、生产要求、产品规格及性能指标等制定合理成型工艺和焊接工艺,精确控制成型合缝质量和焊接热输入,合理匹配线能量和预热温度,正确选用焊丝和焊剂。

焊丝和焊剂对高强管线用钢焊接接头韧性的影响

通过对管线用高强度热轧带钢的焊接性试验和制管试生产,找到了较合适的焊丝和焊剂,解决了螺旋埋弧焊管焊缝高韧性问题,提高了焊管在高落差、低温条件下服役的安全性和可靠性。

高强管线钢焊缝区氢损伤研究与展望

为了提高能源运输效率,高强管线钢得到了广泛应用。然而,高强钢焊缝区特殊的显微组织结构及其与氢、应力的协同效应,使得氢损伤成为突出的问题。综述了高强管线钢焊接金属学特征、焊缝中氢原子来源以及氢在焊缝区扩散及捕获行为;讨论了常见的氢损伤形式及机理;分析了焊缝区氢致失效的影响因素及控制方法。目前,关于各种氢损伤机理仍然存在争议,高强钢焊缝区的特殊金属学特征在氢致失效过程中的作用有待进一步厘清,将来的研究主要集中在原子尺度测量与计算模拟方面。

X80高强管线钢焊接质量控制

在西气东输二线工程中首次使用X80高强管线钢,本文对X80高强管线钢的性能和焊接方法、焊接质量控制进行介绍。

高强管线钢的实验室温度时效方法研究

实验室温度时效是研究温度对管线钢性能影响的重要手段,加热介质的温度到达试验所需的温度后,很难准确测量试样芯部的温度何时能到达试验所需的温度。因此拟采用伴热带加热的方式对管圈进行温度时效处理,再加工成所需的试样进行钢材的性能检测,比较接近现场涂敷的加热工艺。

天然气输送用X80高强管线钢焊接性能分析

从理论角度对X80高强管线钢所具有的焊接性展开了分析,并对目前存在的问题进行了总结。

长输油气高强管线钢的腐蚀研究进展

介绍了目前使用的防腐技术,并阐述了环境因素(微生物、CO_2浓度)、管道运行参数(流速、压力)和焊缝区对油气输送管道腐蚀的影响。建议对X100/X120钢在各种环境下的腐蚀规律及机理、各种因素对腐蚀影响的关联性等进行研究,以确定更加经济合理的腐蚀防护措施。

高铌高强管线钢焊接热影响区的组织与性能

采用Gleeble-3500热模拟试验机模拟研究了两种典型的焊接热输入条件下高铌高强管线钢焊接热影响区的组织和性能分布,结果表明:高铌高强管线钢焊接热影响区的硬度高于母材的硬度,没有明显的软化现象;但临界两相区及焊接粗晶区的韧性显著恶化。临界两相区韧性降低是原奥氏体晶界处形成尺寸较大的链状M/A岛所致;而焊接粗晶区则是由于原奥氏体晶粒粗化及混晶,以及冷却后形成粗大的贝氏体及贝氏体边界处尺寸较大的M/A岛所致。在高铌钢中,高的合金含量所引起碳当量的升高是导致韧性降低的主要原因。

高强管线钢焊接临界再热粗晶区中逆转奥氏体的逆相变晶体学

利用Gleeble热模拟以及电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了高强管线钢焊接临界再热粗晶区(ICCGHAZ)中逆转奥氏体(γ_(r))在不同第二道次峰值温度(760、800和840℃)下的逆相变规律及其晶体学关系。结果表明,在3个峰值温度下形成的γ_(r)体积分数依次为4.1%、8.9%和25.2%,γ_(r)优先在第一道次粗晶区的原奥氏体晶界(PAGB)处形核,其次是原奥氏体晶粒(γ_(p))内板条束(block)的交界处。在极快的焊接加热速率下,γ_(r)倾向于以块状形式长大。晶体学研究表明,γ_(r)在PAGB处的逆相变不是自由形核,而是依托于PAGB一侧γ_(p)的晶体学取向按照近似K-S关系通过逆相变而形成,而与另一侧的γ_(p)没有确定的晶体学关系。第二道次峰值温度较低(760℃)时,γ_(r)在PAGB处形核后向非K-S关系一侧的晶粒内部长大,γ_(r)呈链状分布于PAGB处。随峰值温度的升高(800和840℃),γ_(r)向PAGB两侧同时生长。分析表明,γ_(r)在第二道次加热过程中的逆相变行为对其在后续冷却过程中的相变过程、终态组织及其韧性等有重要影响。

应变时效对X90高强管线钢组织及性能的影响

X90管线钢管是一种新型高强、高韧性管材,随着强度的提高,应变时效行为的揭示与控制成为学术界研究的焦点。利用OM、SEM、TEM、应变时效敏感性试验、拉伸试验和夏比冲击试验对X90高强管线钢组织特征、冲击断口形貌、应变时效敏感性、拉伸性能、低温冲击性能和应变时效行为进行了研究。结果表明,应变时效对X90高强管线钢组织无显著影响,时效前后均为针状/块状铁素体+板条状/粒状贝氏体+M/A组元的复相组织,但对拉伸性能和拉伸曲线形态以及低温冲击韧性有显著影响。当时效温度为230℃时(聚乙烯层熔结温度),随时效时间延长,X90钢屈服强度、抗拉强度、屈强比和应变时效敏感性系数逐渐增大,均匀延伸率和低温冲击吸收功逐渐减小。应力-应变曲线逐渐失去连续屈服强化特征,由时效前的“Round House”拱顶型连续屈服、强化型转变成为带有明显尖峰和屈服平台的“Lüders”型曲线,15 min是X90钢应力-应变曲线形态发生转变的时效时间拐点。为了控制应变时效对X90高强管线钢的不利影响,应从减小应变量、降低防腐预热温度和缩短防腐预热高温停留时间三方面进行综合调控。建议对管材生产制备工艺进行革新,成型方面如采用柔性校平法取代刚性辊压校平法,多步渐进成型取代一步螺旋成型法;防腐方面如缩短预热高温停留时间或降低预热温度(当预热温度≥230℃时,高温停留时间应≤5 min;若预热温度选定<230℃时,高温停留时间应<15 min)。

用炉卷轧机生产高强韧管线钢的生产技术

在生产炉卷轧机的过程中已经采用了较为成熟的技术,热连轧宽带钢轧机新技术。介绍了新一代炉卷轧机的最新发展情况及工艺特点,阐述了用炉卷轧机生产高强韧管线钢的生产技术,包括合金化设计,纯净钢冶炼连铸及热机械轧制+加速冷却(TMCP+ACC)工艺,该技术的应用中,使得传统技术所存在的弊端得以改进,提高了产品的品质。本文着重研究用炉卷轧机生产高强韧管线钢的生产技术,并展望了该生产技术在国内的采用和推广趋势。

热轧工艺对X80管线钢组织及低温韧性的影响

利用D450试验轧机,对X80管线钢开展控轧控冷实验。采用光学显微镜、透射电镜、扫描电镜以及电子背散射衍射技术分析不同TMCP工艺条件下的管线钢组织结构,研究形变热处理工艺对管线钢组织及低温韧性的影响。研究结果表明:在较高压下率及较大冷速条件下,管线钢组织以细小的针状铁素体作为主要组元,奥氏体/马氏体(M/A)组元数量较少,粒径较小;相反,在低压下率及较小冷速情况下,管线钢组织主要是由粒径较大的准多边形铁素体构成,M/A组元数量多,粒径大;与准多边形铁素体为主的组织相比,以针状铁素体作为主要组元的管线钢由于具有细小的有效晶粒粒径、高的大角度晶界比例以及细小的M/A组元,表现出良好的低温韧性。