L485管线钢焊接接头应力状态数值模拟

根据焊接热弹塑性理论,采用ANSYS有限元分析软件通过热-力耦合的分析方法获得L485管线钢焊接接头应力场。并采用超声波残余应力检测结果验证了模拟的准确性,分析了管道内表面和外表面的轴向应力、环向应力分布情况,并研究自然冷却(外界温度分别为5、20℃)、焊后保温、焊后热处理对L485管线钢焊接接头应力分布状态的影响规律。结果表明,自然冷却情况下,外界温度20℃的应力峰值会比外界温度5℃低9 MPa;以外界温度20℃时管线钢的焊接接头应力峰值为基准,焊后保温处理应力峰值降低25 MPa,焊后热处理应力峰值降低154 MPa。

低屈强比高韧性L485M管线钢关键技术开发

采用低碳和铌、钛、铬微合金化成分设计路线,通过冶炼和控轧控冷关键技术的开发,提高了钢水洁净度和铸坯质量,并显著提升了产品的综合性能,最终成功开发L485M管线钢。经检测,所生产的L485M管线钢金相组织主要为针状铁素体/贝氏体,还有少量而弥散的多边形铁素体分散其中,晶粒细小、均匀,常规力学性能、夏比冲击及落锤性能优异,具有低屈强比和高韧性的特点。

经济型L485M级管线钢热轧卷板生产实践

L485M级管线钢主要采用Cu、Ni、Mo、V等贵金属合金元素设计,生产成本高,增利空间受限。日钢根据L485M级管线钢产品特性、技术协议需求和自身生产工艺装备情况,采用提Cr无Mo成分设计,结合控制轧制和控制冷却轧制工艺,成功生产出具有优良强度和冲击韧性的L485M热轧卷板。结果表明综合力学性能良好,满足相关标准要求,实现经济型减量化设计需求。

基于应变设计的L485海洋管材开发

为了满足海底管道用高应变钢管的需求,采用基于应变设计方法进行了L485海洋管材的开发。采用低C、Nb、Ti微合金化成分设计和多边形铁素体+贝氏体的双相组织设计,开发出屈强比≤0.80、均匀延伸率≥12.0%、-20℃下平均冲击功>400 J的31.8mm厚壁L485钢板,并采用此钢板进行了Φ559 mm×31.8 mm规格L485钢管的试制。对试制出的钢管进行了力学性能测试,测试结果显示,钢管的纵向屈服强度为485~585 MPa,抗拉强度为570~700 MPa,屈强比≤0.85,总伸长率≥25%,均匀延伸率≥7%。试制结果表明,钢管的强度、塑性、韧性等均已达到高应变海洋管研制目标要求。同时,针对存在的屈服强度和应变硬化指数偏下限、热影响区软化等问题,需要从钢板成分及性能、钢管成型及焊接工艺等方面进一步优化设计。

低成本薄规格L485M管线钢的研制开发

研究了不同加热温度、轧制工艺和冷却速率在内的低成本L485M管线钢组织及性能变化。结果表明:随着加热温度升高,奥氏体晶粒尺寸逐渐长大,当加热温度≤1 200℃时,奥氏体平均晶粒尺寸可控制在50μm以内;通过增加中间坯厚度,使其精轧阶段累计压下量增加,可显著细化钢板心部组织,同时增加析出相密度;通过提高轧后钢板的冷却速率,既抑制了先共析铁素体的转变,也促进了针状铁素体和粒状贝氏体形成。当冷却速率为25℃/s时,可得到有利于试验钢性能的由针状铁素体和粒状贝氏体为主的复相组织,钢板的强韧性得到显著改善;生产的L485M级管线钢满足技术条件要求,可实现L485M级别管线钢降低成本生产。目前,鞍钢已可以实现无Mo低成本薄规格L485M管线钢稳定化批量生产。

L485M管线钢的拉伸性能各向异性

利用Z1200材料拉伸试验机检验了L485M管线钢热轧板卷纵向、30°、45°、横向4个不同方向的屈服强度和抗拉强度,然后利用X’Pert Pro MRD X光衍射仪对板卷厚度不同位置、不同方向的织构进行了检测和分析。结果表明:L485M钢强度指标各向异性明显,横向>纵向>45°>30°,且横向强度明显高于其他3个方向。L485M钢织构检验结果与拉伸性能表现出明显的一致性,纵向、30°、45°主要织构基本为{112}<111>、{001}<110>,理论上横向与纵向晶面一致,晶向相差90°,即横向织构主要为{112}<110>、{001}<112>,因此其性能与其他方向差别明显。