EH690高强钢的CCT曲线测定与相变动力学分析

采用Gleeble-3500C热力模拟试验机研究了EH690海洋工程用高强钢在不同升温和冷却过程中的相变行为。采用切线法、金相法和硬度法分析了连续冷却过程中EH690高强钢的组织转变规律。结果表明:升温速率增大会使得EH690高强钢奥氏体相变开始和结束温度点升高,升温速率增大至一定范围后影响逐渐减小;缓慢冷却时(≤0.1℃),奥氏体主要发生铁素体转变并伴有少量贝氏体相形成;冷却速率介于0.5~5℃/s时,主要发生贝氏体相变;快速冷却时(≥10℃/s)主要发生马氏体相变。最后采用杠杆定律对热膨胀曲线进行线性回归分析,得到了用于描述奥氏体相变过程的Kamamoto模型和马氏体相变过程的Koistinen-Marburger(K-M)模型的动力学参数。

船用EH690钢焊评及CTOD试验的工艺探讨

文章对100 mm的EH690钢进行了手工电弧焊的横对接、立对接位置焊接工艺评定,CTOD试验(焊缝中心、热影响区),为桩腿换新提供了技术支持。

直接淬火对EH690钢组织与性能的影响

对比离线淬火(RQ)工艺,研究了在线直接淬火(DQ)对EH690钢组织与性能的影响。对经两种工艺淬火及回火后的试样,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)分析其微观组织,采用X射线衍射法分析了织构,并测试了室温拉伸曲线和-40℃夏比冲击吸收能量。结果表明:直接淬火回火(DQT)后钢的屈服强度、抗拉强度和冲击吸收能量分别为1011 MPa、1073 MPa和52 J,而再加热淬火回火(RQT)后分别为883 MPa、921 MPa和108 J。DQT钢的位错密度更高,位错强化和微合金析出强化是强度的主要增量贡献。但DQT钢的冲击韧性低,这主要是其因为原始奥氏体晶粒尺寸(PAGS)粗大,导致相变后马氏体亚结构有效晶粒尺寸粗大。此外,DQT钢还存在对韧性不利的{001}<110>旋转立方织构,同时大角度晶界(HAGBs)比例也较低。

船用EH690钢动态力学性能与本构关系

文章使用静态试验机和分离式霍普金森杆(SHPB)装置,研究船用EH690超高强度钢的动态力学性能并获得了材料本构方程。在应变率为2.5×10^(−4)/s时,通过准静态试验验证了准静态力学性能;在应变率为450/s~4260/s时,通过冲击试验得到了动态冲击下的应力-应变曲线。基于试验数据对Cowper-Symonds材料模型进行修正,得到本构参数和修正后的本构关系,证明了模型的适用性。结果表明,船用EH690钢的应变率强化效应和非线性应变硬化效应明显,修正后动态本构关系可以描述船用EH690钢在冲击荷载下的力学性能。

一种显示EH690海洋平台用钢原始奥氏体晶界的方法

利用控温水浴锅,探索了不同温度热处理EH690海洋平台用钢的原始奥氏体晶界的显示方法。结果表明:采用150mL过饱和苦味酸水溶液+3~5g洗发膏+1~5滴盐酸配制的侵蚀液,水浴加热至46℃进行化学侵蚀,能够清晰地显示出EH690海洋平台用钢的原始奥氏体晶界。

EH690高强钢焊管焊接工艺及质量控制

为了获得性能优良的海洋工程用EH690焊管焊接接头,开展了EH690高强钢焊接工艺研究,针对EH690焊管进行了气体保护焊和埋弧焊组合工艺的焊接工艺评定试验,对焊接接头进行了无损检测和力学性能试验,并提出了相应的生产过程质量控制措施。结果表明,采取预热、控制层间温度、后热和保温缓冷、合理匹配焊材、低热输入焊接参数等焊管生产过程严格的质量控制措施,可获得性能优良的焊接接头。该工艺和质量控制措施已在铺管船和起重机臂架用焊管的批量生产中得到应用,可满足焊接结构的使用安全要求。

EH690超高强海洋装备用钢盐雾腐蚀前后疲劳性能研究

为了研究EH690超高强海洋装备用钢腐蚀前后疲劳性能的变化,采用淬火+回火工艺制备了50 mm厚EH690试验钢,观察了试验钢的金相显微组织和腐蚀前后表面形态,对比了盐雾腐蚀前后的疲劳性能,分析了腐蚀后疲劳试样典型断口形貌。结果表明,EH690试验钢组织为回火马氏体,晶粒度等级约为7.5级,盐雾腐蚀后的腐蚀产物主要是α-FeOOH、γ-FeOOH以及Fe_(3)O_(4)等。腐蚀后,材料的平均疲劳寿命大幅下降。断口分析显示,腐蚀导致的表面缺陷是材料疲劳性能下降的主要原因之一,腐蚀造成的表面点蚀坑会导致严重的应力集中,从而提升材料表面裂纹萌生的几率,降低海工钢的疲劳寿命。

低屈强比超高强EH690钢板的研发

采用常规化学成分、轧制和调质热处理工艺生产的超高强EH690钢板屈强比在0.96以上,为了实现钢板较低的屈强比,一般采用低碳、高合金的化学成分设计,然后再进行两次淬火(常温淬火Q+两相区淬火Q’)+回火的工艺,生产工艺复杂,生产成本较高。为此,采用低合金化学成分设计,合理的控轧控冷工艺及亚温淬火+回火的热处理工艺,研究了不同亚温淬火温度、回火温度对EH690钢板力学性能和显微组织的影响。结果表明:所设计化学成分的EH690钢板经过815℃的亚温淬火+480℃回火热处理后,钢板具有合适比例的软相铁素体和硬相马氏体双相组织,这种组织在保证钢板具有较好力学性能的同时屈强比也降低到0.90左右。采用该工艺,简化了生产工艺流程,降低了生产成本,实现了低屈强比超高强EH690钢板的工业化大规模生产。

焊接返修工艺对钻井平台桩腿EH690合金性能的影响

海上钻井平台主要用来满足海上石油和天然气的勘探、开采工程的作业需要。桩腿是钻井平台的最大支撑部件,对钻井平台的使用寿命起着决定性的作用,其关键是焊接质量及变形量的控制。海上钻井平台桩腿常采用大厚度、高强度钢拼接而成,从而需要多层多道焊的焊接工艺,然而多层多道焊势必造成焊缝填充量增大,填充量增大进而导致复杂的焊接变形与残余应力,从而影响焊缝质量。桩腿插入海底,常年受到海水腐蚀和不可抗力等因素,桩腿难免容易出现母材或者焊缝质量等问题。希望本实验了解手工电弧焊焊接返修对桩腿镍基合金EH690性能影响,为桩腿返修提供可实施性的参考。

海水腐蚀环境下高强度钢腐蚀疲劳裂纹扩展行为研究

海洋平台在海水腐蚀和海浪流等循环载荷的耦合作用下极易发生腐蚀疲劳断裂。采用自主设计的海水间歇供水循环系统模拟干湿比为1∶1的海水干湿交替环境,研究了空气环境、全浸环境、干湿交替环境和应力比0.1、0.3和0.5对高强度钢EH690钢疲劳裂纹扩展的影响。基于试验获得的a-N曲线和da/dN-ΔK曲线,发现在裂纹扩展前期,EH690钢在干湿交替环境与全浸环境中的裂纹扩展速率为空气中的3倍左右,呈现出显著的疲劳裂纹扩展加速现象;对于给定的应力强度因子,疲劳裂纹扩展速率随着应力比的增大而增大;拟合得到不同环境和应力比下CT试件的Pairs常数;通过扫描电镜从微观角度分析EH690高强钢的腐蚀疲劳裂纹扩展机理。本文研究结果为实际海洋平台的腐蚀疲劳寿命评估提供了可靠的试验数据参考。

船用高强钢焊接技术研究

通过对EH690铜焊接性分析和试验研究，确定了相关焊接材料和焊接的预热、后热温度等关键工艺参数，完成了产品焊接工艺评定并获得船级社认可。在此基础上制定了产品焊接工艺，在产品中成功得到应用。

高强钢实芯焊丝焊接工艺研究

通过高强钢实芯焊丝大热输入研究,确认实芯焊丝在大电流、大热输入的条件下焊缝力学性能能否满足标准要求。试验结果表明:采用新日铁YM-80A实芯焊丝进行焊接的对接接头力学性能能,够满足EH690在大热输入条件下的力学性能要求。

压缩比对调质工艺690 MPa海工钢组织和性能的影响

为了研究压缩比对调质态690 MPa海工钢组织和性能的影响,以EH690海工钢为研究对象,依托特厚超宽规格的EH690海工钢合同,采用相同的轧制工艺和热处理工艺,通过工业生产,对比分析了选用300mm板坯和400 mm板坯对EH690海工钢组织和性能的影响。300 mm轧制钢板心部平均晶粒度8.98μm,大角度晶界含量为31%,400 mm轧制钢板心部平均晶粒度5.90μm,大角度晶界含量为37%。400 mm板坯与300mm板坯相比,400 mm钢坯具有更好的低温冲击韧性,轧制钢板韧性-脆性转变温度降低20℃,钢板心部性能合格率由90.70%提高到99.20%。