20G/316L双金属复合管弧焊接头组织与性能

对20G内衬316L复合管进行了TIG焊对接试验,并对接头进行了拉伸、弯曲、冲击、压力测试以及无损探伤,利用光学、扫描电子显微镜以及化学分析方法对接头组织和主要合金元素的扩散进行了分析.结果表明,焊缝分为碳钢层、碳钢与过渡层间的扩散层、过渡层和不锈钢层四个区域.扩散层焊缝组织为马氏体+残余奥氏体,过渡层为奥氏体组织,而不锈钢层则为胞状树枝晶.在试验参数下,接头各项力学性能优良,接头无缺陷.焊缝根部Ni,Cr合金元素与焊接材料相比无明显变化,采用过渡焊丝起到了保持根部焊缝合金元素含量的作用.

L245/316L双金属复合管焊接技术

针对井口天然气氯离子含量高对输送管道腐蚀较严重的情况,为保证管道在安全运行的前提下节约成本,设计采用了L245/316L双金属复合管道。介绍了L245/316L双金属复合管的特点、焊接坡口型式、坡口加工和组对方法,对焊接工艺方法、焊接材料的选用、焊接顺序和焊接中的注意事项进行了阐述,并给出了焊接工艺参数,详细归纳了封焊、根焊和过渡层焊接的方法及缺陷处理措施。按照该方法施焊后,焊接合格率达到95%。

X70/316L双金属复合管全自动焊接工艺应用研究

由于X70/316L双金属复合海管基层和复层为机械结合,所以焊接存在困难。从双金属复合海管基管材料、内衬材料、管端堆焊技术及坡口设计等方面介绍X70/316L双金属复合海管全自动焊接技术,严控焊接过程质量,确保海上施工顺利进行。

L245NCS/316L双金属复合管焊接接头组织性能分析

针对油气管道用钢L245NCS/316L双金属复合管对接接头进行了X射线探伤、力学性能试验、微观组织分析及晶间腐蚀倾向测试、失重腐蚀性能测试、抗Cl-应力腐蚀性能测试,对抗Cl-应力腐蚀试样腐蚀产物进行了XRD和SEM分析。结果表明,焊接接头屈服强度为372 MPa,抗拉强度为500 MPa,焊缝平均冲击功值为36.5J,X射线探伤检测为Ⅱ级,各项力学性能指标均合格,焊缝区微观组织主体为针状铁素体+粒状奥氏体+珠光体,抗晶间腐蚀倾向测试与抗Cl-应力腐蚀性能测试均未见裂纹,失重腐蚀测试气相、液相平均腐蚀速率分别为0.0244mm/a、0.0576mm/a,从Cl-应力腐蚀试样的XRD、SEM分析结果可以得出,腐蚀产物膜的主要成分为FeS,呈堆砌状态,是四方晶系晶体。

某气田316L双金属复合管焊缝腐蚀穿孔原因分析

本文采用金相、扫描电镜等方法分析了新疆某气田地面集气系统316L双金属复合管的焊缝的腐蚀原因。结果表明:该双金属复合管焊缝处腐蚀穿孔是沉积在管线底部腐蚀性较强的地层水使其产生的点蚀破坏,并且复合管碳钢外管与不锈钢内衬管、不锈钢焊缝之间发生电偶腐蚀,加速复合管碳钢外管的腐蚀破坏,使焊缝处腐蚀孔洞进一步地发展。

天津钢管制造有限公司成功轧制20/316L双金属复合管

2022年1月19日,天津钢管制造有限公司Ф168 mm PQF连轧管机组成功轧制了Ф168 mm×(10+4)mm和Ф159 mm×(7+3)mm规格20/316L双金属复合管。此次轧制采用固液复合生产工艺制备的双金属复合管坯,轧制钢管内层316L不锈钢与外层20钢结合紧密,冶金复合效果好。

20钢/316L复合管固液复合制坯工艺研究

双金属复合管在石油运输行业中应用前景广阔,结合性能是考察复合管是否合格的重要指标之一。为了能在轧制成形过程中得到高品质的复合管材,在复合管制坯过程中要求实现界面处的冶金复合。以20钢和316L为原材料,基于结合温度及元素扩散情况,采用固液复合方式,并且结合界面的温度模型及通过Pro CAST软件模拟,获得了外模最佳预热温度为1050—1100℃。通过现场试制界面处实现了冶金复合,在最佳温度范围既保证了固态20钢和液态316L之间能达到冶金复合,又能使元素有充分的扩散时间而增强了界面结合强度,同时又可以防止因元素过渡扩散而导致316L腐蚀性能下降。该方法为后续复合管连轧提供了优良的管坯,可实现高品质复合管的现场生产。

316L/Q420双金属热变形行为及热加工图

为研究不锈钢和低合金高强钢双金属的高温变形行为,对316L/Q420双金属进行了温度为950~1150℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)、最大变形量为50%的单向热压缩试验,通过观察试验结果,研究了该双金属的热变形行为,进而构建了基于Z参数的Arrhenius本构方程,并应用动态材料模型和Prasad失稳判据绘制了应变分别为0.1、0.3、0.5和0.7时的热加工图。结果表明,316L/Q420双金属热变形具有典型的动态再结晶型特征,流变应力随温度的升高和应变速率的降低而减小;根据所建本构方程得到的预测应力与试验值之间有良好的线性相关性。对应热加工图,综合分析了碳钢侧微观组织状态和脱碳层厚度,确定了最优热加工工艺窗口为:变形温度为1110~1150℃,应变速率为1.284~10 s~(-1)。

Al/316L爆炸复合双金属板界面结构分析

以316L板为基、铝板为覆材进行爆炸焊接,利用扫描电子显微镜及能谱仪研究了爆炸焊接双金属板界面组织结构并用纤维硬度计测量了界面处硬度。结果表明,界面中间灰色区域,以化合物的形式分布在界面上,宽度5～20μm,区域中和边缘铝量有所变化;焊缝区的硬度值较基体316L板及铝板各自的硬度值高,表明界面有化合物存在。

双金属改性ZSM-5/L复合分子筛的制备及其催化芳构化反应性能

采用分级改性的方法制备Zn-ZSM-5/Pt-L核壳型双金属催化剂,通过改变金属负载量的组配方式对催化剂表面酸性进行调控,利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附-原位傅里叶变换红外光谱(Py-FTIR)等手段进行表征,并以正戊烷为原料对催化剂的轻烃芳构化性能进行评价。结果表明,在复合分子筛核壳结构的基础上,分级引入双金属的改性方式有效地调控了催化剂表面的酸分布以及L/B酸比例,使双金属催化剂更好地发挥L酸和B酸的协同催化作用,当Zn和Pt负载量分别为1.0%和0.6%时所表现出的催化性能最优,其正戊烷芳构化反应的转化率为99.1%、芳烃选择性达到47.2%。

316L不锈钢/CK22碳钢爆炸焊接管的数值模拟

为研究不同炸药量对爆炸焊接不锈钢316L/碳钢CK22复合管的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件结合ALE流固耦合算法对不同炸药内径下复合管的爆炸焊接过程进行数值模拟,建立316L/CK22双金属管可焊接窗口,利用后处理软件LS-PrePost导出焊接过程中碰撞压力、塑性变形、碰撞速度等动态参数。结果表明:炸药厚度小于0.505 cm时碰撞速度在可焊接窗口外,在复合时发生回弹焊接失败,药厚大于0.505 cm时均能较好复合,模拟与实验吻合,证明焊接窗口对爆炸焊接实验的较好指导意义;模拟碰撞速度与理论值误差在3.2%~9.5%,证明数值模拟爆炸焊接复合管的可靠性。

等离子增材制造WC-316L梯度复合材料的组织与性能

采用等离子体增材制造技术,以不同比例的WC-316L不锈钢粉末为熔覆材料,在Q235钢基体上逐层制造出WC-316L块体梯度复合材料。块体材料从下到上,WC粉末的比例逐渐从0增加到40%。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等设备对材料的组织结构和性能进行了研究。结果表明,块体材料由下至上组织结构与性能各不相同,底层组织为γ-Fe基体和网状的α-Fe。随着WC的加入,材料出现Fe_(3)W_(3)C、W_(2)C、WC等物相。WC颗粒部分溶解,游离态的W、C原子可与基体元素反应形成碳化物并消除了网状的α-Fe组织。块体材料的硬度值呈不均匀分布,整体上从下向上呈递增趋势。块体顶部平均硬度可达600 HV,耐磨性良好。

变形率对316L/Q420不锈钢复合板界面结构和结合性能的影响

利用Gleeble-3800热模拟试验机制备了316L/Q420不锈钢复合板试样,采用拉伸试验、显微硬度仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和电子探针等研究了变形率对316L/Q420不锈钢复合板界面结构和结合性能的影响。结果表明:316L不锈钢复层组织为奥氏体,Q420基层组织为贝氏体(B)+少量针状铁素体(AF),脱碳层(DL)组织为贝氏体(B)+多边形铁素体(PF)+少量针状铁素体(AF)。界面区域由渗碳层(CL)、过渡层(TL)和脱碳层(DL)组成,各层硬度分布规律为过渡层>渗碳层>脱碳层。原始界面(OI)上存在孔洞和SiMn氧化物,随着变形率增加,其形貌由不连续线状转变为球状颗粒,比例由36%降低至4%,渗碳层、过渡层和脱碳层的厚度逐渐降低,晶粒得到细化,过渡层的硬度峰值增加,复合板的抗拉强度先增加后趋于稳定,伸长率增加。复合板界面存在元素扩散行为,随着变形率的增加,Cr、Ni、C等元素的扩散层厚度逐渐减小。

ARZ陶瓷颗粒增强316L不锈钢复合材料的制备及性能

采用粉末冶金工艺制备了Al_(2)O_(3)增强ZrO_(2)(alumina reinforced zirconia,ARZ)陶瓷颗粒增强316L不锈钢(316L不锈钢/ARZ)复合材料,研究了ARZ陶瓷颗粒体积分数对316L不锈钢/ARZ复合材料的微观组织、相对密度、硬度、耐磨性的影响。结果表明:当ARZ陶瓷颗粒体积分数为20%时,复合材料的相对密度达到97.53%,与不锈钢基体相当;继续加入ARZ陶瓷,陶瓷颗粒发生团聚降低了复合材料相对密度。316L不锈钢/ARZ复合材料的硬度随着ARZ陶瓷颗粒体积分数的增高而增大,当ARZ陶瓷颗粒的体积分数为60%时,复合材料的硬度达到最大值HRB 96.8。复合材料耐磨性优于不锈钢基体,其中含有体积分数为60%ARZ陶瓷颗粒的复合材料体积磨损率较基体减少了4.2倍;随着ARZ陶瓷颗粒含量的增加,复合材料的耐磨性提高,复合材料的磨损机理主要为316L不锈钢的剥落。

L415/316L复合管免充氩焊接接头组织与性能

对L415/316L复合管进行了充氩和免充氩焊接,采用光学显微镜、电子探针对焊缝组织及主要合金元素分布进行了分析,并采用硬度计测定了接头硬度分布。结果表明,是否采用氩气保护对L415/316L复合管焊接接头组织、化学成分及硬度没有影响。不锈钢层组织为奥氏体和少量铁素体,过渡层为板条状马氏体和类固溶体奥氏体。过渡层焊缝硬度明显高于碳钢层和不锈钢层。背部采用保护剂焊接可以代替传统的充氩焊接,以提高焊接效率。

L415/316L复合管免充氩焊接接头耐蚀性能

对L415/316L复合管进行了充氩和免充氩焊接,采用电化学测试、挂片实验和电子探针对接头内壁耐蚀性和化学成分进行了分析。结果表明,管径、是否采用氩气保护焊接影响焊缝内壁的耐蚀性,小管径及充氩焊接接头的耐蚀性具有优于大管径及免充氩焊接接头的耐蚀性的趋势。腐蚀速率表明,管径、是否采用氩气保护对焊接接头的耐蚀性影响较小。与复合管的内衬层相比,不锈钢层的主要元素变化不大,保证了焊缝良好的耐蚀性。从耐蚀性角度,免充氩焊接工艺满足L415/316L复合管工程应用要求,可以代替充氩焊接。

20G+316L复合钢管焊接工艺研究

文中研究了20G+316L复合管的脉冲A-TIG多层焊工艺,对不同特征区域微观组织进行了分析,通过拉伸、冲击、打压性能试验评估了接头力学性能。结果表明,焊缝分为碳钢层、碳钢与过渡层间的扩散层、过渡层和不锈钢层4个区域,扩散层组织为马氏体+残余奥氏体,过渡层为奥氏体组织,不锈钢层则为胞状树枝晶;在试验参数下,接头各项力学性能优良,接头无缺陷;焊缝根部Ni,Cr合金元素与焊接材料相比无明显变化,采用过渡焊丝起到了保持根部焊缝合金元素含量的作用。

20/316L双金属管的腐蚀失效原因分析

随着20/316L双金属管在油气生产中的推广应用,关于内衬316L不锈钢的腐蚀失效问题日益突出,尤其是条件苛刻的酸性集输环境下,目前相关研究不多。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试手段对20/316L双金属管在含H_2S-Cl^-的酸性集输环境中出现的腐蚀失效问题进行了系统分析,探讨了腐蚀失效的原因。结果表明:20/316L双金属管腐蚀类型为局部腐蚀,主要分布于内衬管316L的底部。腐蚀失效的主要原因是腐蚀介质中存在高浓度的H_2S与Cl^-,共同促进了钝化膜的破裂与点蚀的发展。当存在较高浓度的H_2S与Cl^-时,钝化膜薄弱处与电位较低的非金属夹杂物处易发生钝化膜的破裂与金属基体的快速溶解而成为点蚀源,形成点蚀。

复合膜对316L不锈钢氚渗透性能的影响

利用物理气相沉积(PVD)方法在316L不锈钢表面分别镀制微米量级厚的TiN+TiC+TiN、TiN+TiC+SiO2复合膜。扫描电镜观察表明:膜致密,与基体结合牢固,抗氧化,抗热冲击。二次离子质谱(SIMS)和红外光谱(IR)分析结果证实:TiC和SiO2膜在300℃以上的氢中退火可形成抗氚渗透阻挡层。测量了不同温度下氚在带膜316L中的渗透率。在200～600℃范围内,镀有TiN+TiC+SiO2膜的316L的氚渗透率比镀钯316L降低4～6个数量级,镀TiN+TiC+TiN膜比镀钯膜降低4～5个数量级。这两种膜可用于聚变堆技术研究中第一壁。

316L奥氏体不锈钢QPQ盐浴复合处理后的显微组织分析

采用逐层X射线衍射和扫描电镜研究了316L奥氏体不锈钢经QPQ盐浴复合处理后的显微组织。结果表明,渗层组织由表面约10μm厚的Fe3O4和-ξFe2N混合层组成,最内层为含氮扩展奥氏体(S相),在混合层和S相之间为γ-′Fe4N相。在距离表面约10μm的地方,氧含量较高;随着厚度增加并超过10μm时,氧浓度急剧下降,而N浓度随着厚度的增加在约10μm的厚度处达到峰值,之后急剧下降再稍稍升高。