国产WSD690E高强钢焊接试验及工程应用

呼和浩特抽水蓄能电站输水系统压力钢管采用的WSD690E高强钢是国内钢厂开发的水电站引水压力钢管专用800MPa级高强钢,首次用于水电站压力钢管工程。经焊接性试验、焊接工艺评定和工程实际应用,证明钢板的加工性较好,焊接裂纹敏感性不高。在焊接线能量,预热、层间、后热温度适当的情况下焊接,接头的各项力学性能指标符合设计要求,焊缝质量优良。

海洋环境下E690低合金高强钢MAG焊接接头热影响区耐腐蚀性能研究

随着海洋石油开采技术的发展,高强度钢焊接接头的耐腐蚀性能成为关键问题。为研究E690低合金高强钢MAG焊接接头热影响区(HAZ)在模拟海洋环境下的腐蚀行为,并分析其腐蚀机理,并使用3.5%NaCl溶液作为腐蚀溶液进行浸泡试验。通过光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段,观察和分析HAZ不同区域的微观组织、力学性能、腐蚀形貌和腐蚀产物成分。结果表明,HAZ不同区域的腐蚀程度由大到小依次为过热区(GRHAZ)>正火区(CHAZ)>混晶区(CGHAZ)。GRHAZ内的腐蚀产物最少且分布均匀,未产生大面积腐蚀,腐蚀产物主要以Fe_(3)O_(4)和Fe_(2)O_(3)两种化合物为主,结构表现为团状和柱状。CHAZ和CGHAZ的腐蚀产物相对较多,且分布不均匀,其中CHAZ的局部位置出现加重腐蚀现象。焊接接头设计时应充分考虑HAZ的腐蚀敏感性,并采取相应的防护措施,以保证海洋平台的安全性和可靠性。

海洋工程装备材料E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展实验研究

以海洋工程装备材料E690高强钢为研究对象,进行了不同环境下腐蚀疲劳裂纹扩展试验,利用扫描电镜观察了断口的形貌特征,并根据实验结果计算了该钢腐蚀环境中的裂纹扩展参数,分析了腐蚀因素对疲劳裂纹扩展的影响。结果表明:空气及盐水中的材料裂纹扩展速率随应力强度因子范围的增加而不断增大。在裂纹扩展的初始阶段,盐水环境中裂纹扩展速率是空气中的3倍;而在其裂纹扩展的中后期,盐水环境与空气环境中的裂纹扩展速率相近。

E690高强钢表面激光冲击微造型的模拟与试验

为研究冲击次数对E690高强钢表面激光冲击微造型、表面残余应力和微观组织的影响,采用有限元软件ABAQUS模拟试样表面成型过程,使用7.96 GW/cm^2的脉冲激光冲击E690高强钢试样,采用光学轮廓仪测量试样表面三维形貌,利用X射线应力分析仪测量激光冲击微凹坑表面的残余应力并提取半高宽值,利用TEM观察冲击区域的微观组织形貌。结果表明,使用7.96 GW/cm^2的脉冲激光冲击试样1~4次,深度在10~40μm呈增加趋势,在深度方向对比试样表面三维形貌的模拟结果和测试结果,误差范围合理;激光冲击2次及以上,试样测点各方向残余压应力测试值趋于一致;半高宽值逐渐增大,冲击4次与冲击3次的半高宽值趋于相等;冲击2次后试样的TEM像和电子衍射图表明微凹坑表面形成了纳米晶。

应力比对E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展影响的试验研究

因E690高强钢具有耐腐蚀、强度高等特点,被广泛使用在海洋工程装备中,而腐蚀疲劳是其主要的失效形式,其中应力比对裂纹扩展的影响不可忽视。选取应力比R为0.1、0.3和0.5,在空气和腐蚀环境中对E690高强钢进行疲劳裂纹扩展试验。通过对各个条件下的试验数据进行处理,得到相应的da/d N-ΔK曲线。利用Paris、Walker两种不同的模型分析了应力比对裂纹扩展速率的影响。结果表明:E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率随着应力比的增大而变大;裂纹扩展门槛值Kth随着应力比的增大而减小;Paris模型的拟合效果较好,Walker模型的失真会随应力比的增大而加剧。

激光冲击对E690高强钢激光熔覆修复微观组织的影响

为研究激光冲击对E690高强钢激光熔覆修复层微观组织的影响,选用专用金属粉末对E690高强钢试样预制凹坑进行激光熔覆修复,并使用脉冲激光对激光熔覆层进行冲击强化处理,同时采用扫描电镜、透射电镜和X射线应力分析仪分别对激光冲击前后激光熔覆层的微观组织和表面残余应力进行检测。结果表明:激光熔覆修复后,激光熔覆层组织为等轴晶,熔覆层与E690高强钢基体之间冶金结合良好,其表面残余应力为均匀分布的压应力。经激光冲击后,激光熔覆层截面晶粒得到细化,并观察到大量的形变孪晶,互相平行的孪晶界分割熔覆层粗大晶粒,在激光熔覆层的晶粒细化过程中发挥着重要作用;试样表层位错在{110}滑移面上发生交滑移,在晶界周围形成了位错缠结。经激光冲击后,激光熔覆层冲击区域表面残余压应力数值相较于冲击前提升了1.1倍。

回火工艺对E690高强钢组织与力学性能的影响

采用显微组织观察、拉伸试验、冲击试验、硬度测试等研究了不同温度回火对E690高强钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:920℃淬火态E690钢组织主要为板条马氏体,板条组织较为细密。再进行560~680℃回火试验,随着回火温度的升高,E690钢板条马氏体减少,板条界面变得模糊。随着回火温度的升高,E690钢的屈服强度、硬度逐渐下降,-40℃低温冲击功先升高后降低再升高。560℃回火的E690钢屈服强度、硬度最高,分别达到786 MPa、293 HV。600℃回火的E690钢低温冲击功最高,达到196 J。

E690高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率曲线与S-N寿命曲线转换研究

以E690高强钢为研究对象,结合实验获得的裂纹扩展速率曲线与寿命S-N曲线,研究这两种腐蚀疲劳性能模型之间的内在联系,量化并建立两者之间转换的关系模型,实现将裂纹扩展速率曲线转换为对应的S-N曲线。结果表明,所提的方法能较好地实现材料裂纹扩展速率曲线与寿命S-N曲线之间的转换,具有很好的可行性和通用性,有助于优化E690高强钢腐蚀疲劳寿命预测与损伤定量评估体系。

Q690E低合金高强钢焊接工艺研究

主要介绍了Q690E焊接工艺过程,采用焊条电弧焊进行焊接,焊条为GEL-118M,通过控制热输入、焊前预热、焊后热处理等措施,得到了符合要求的焊接接头。

激光冲击E690高强钢Ostwald熟化现象的试验研究

目的研究功率密度对激光冲击E690高强钢表面Ostwald熟化现象的影响。方法根据理论分析激光冲击金属材料与产生调幅分解的内在联系,提出因激光冲击强化产生Ostwald熟化现象所需要的条件。使用场发式透射电镜(TEM)获取激光冲击E690高强钢试样表面微观组织结构和选区电子衍射花样,观测不同功率密度的TEM形貌相中晶粒尺寸的变化特征,以及Ostwald熟化现象验证。结果通过TEM形貌像可以看出,E690高强钢基材是由铁素体层与渗碳体层交替重叠组成的珠光体形貌,在激光冲击强化作用下,发生了晶粒细化,薄层渗碳体逐渐消失,电子衍射花样逐渐呈圆环状变化。当激光功率密度上升至4.07 GW/cm^(2)时,持续细化的材料发生粗化,出现调幅分解组织,选区电子衍射花样中出现卫星斑,E690高强钢表面发生了Ostwald熟化现象。当激光功率密度达到5.09 GW/cm^(2),E690高强钢表层产生了纳米晶。结论较弱和较强的功率密度都不能使脱溶物到达发生Ostwald熟化机制的临界半径,Ostwald熟化现象与纳米晶相邻出现。

高强韧性水电用钢WSD690E调质工艺研究

通过显微组织观察和力学性能测定,研究了水电用钢WSD690E不同调质工艺下钢板的金相组织变化,分析了不同调质工艺对钢板组织及性能的影响规律,确定了水电用钢WSD690E最佳调质工艺。

海洋平台高强钢Q690E焊接接头CTOD的研究

海洋平台服役于海浪、风载荷、寒流等恶劣环境下,桩腿作为自升式平台稳定作业的关键,极易发生低应力脆性断裂。因此,桩腿不但要求具备足够高的强度,同时要求具备良好的低温韧性。CTOD可有效地评价钢材及焊接接头的断裂韧性和抗断能力。本文研究了海上钻井平台桩腿高强钢Q690E的CTOD,分析国产高强钢Q690E和进口Q690E母材及热影响区CTOD的差别。

双丝间距对Q690E高强钢双丝MAG焊低温韧性的影响

针对海上钻井平台桩腿用厚板低合金高强钢Q690E,采用高效机器人双丝MAG焊接系统,通过温度场数值模拟以及焊缝区微观组织观察分析,对不同双丝间距条件下的Q690E高强钢机器人双丝MAG焊焊缝区低温韧性进行研究。结果表明:当双丝间距为15mm时,焊缝区组织以先共析铁素体和针状铁素体为主,低温韧性最好。

Q690E高强钢焊接焊工培训

0项目简介 港机、浮吊、海洋石油工程（下称海工）平台的建造质量是保证其安全作业的重要条件,焊缝缺陷是建造质量中的主要问题,特别是高强钢的受力构件,如果焊缝中存在严重的缺陷,有可能引起整台设备损毁导致事故。如何采取合理有效措施,使得吊机或平台建造焊接质量得到保证,对确保吊机或平台投入使用的作业安全和海上工作人员生命安全有重大意义。

高强度结构钢Q690E的开发

采用Mo-Ni-Cu-B系合金设计,在4300 mm中厚板轧机上利用TMCP+回火工艺生产低碳贝氏体高强钢Q690E,其轧制后钢板具有优异的综合力学性能,为开发更高级别高强钢打下了基础,有助于提升公司高强钢产品在市场中的竞争力。

淬火工艺对大厚度Q690E高强度钢板显微组织和力学性能的影响

试制了100 mm厚的Q690E钢板,对其加热至910℃后进行了喷水淬火和640℃回火,水的总量分别为12 850 m^(3)和15 500 m^(3),并在20~-100℃对钢板进行了冲击试验。检测了淬火态及淬火、回火后钢板的力学性能和显微组织。结果表明:采用两种总量水喷淬的Q690E钢板的抗拉强度均达到了1 000 MPa以上,-40℃冲击韧度均达到了100 J以上,与以较小总水量喷淬的钢板相比,以较大总水量喷淬的钢板抗拉强度较高、冲击韧度较低;采用两种总水量喷淬随后640℃回火的Q690E钢板力学性能均符合要求,以较小总水量喷淬的钢板-40℃冲击韧度仅为179 J,而以较大总水量喷淬的钢板则达到了210 J;钢板的淬火态组织从表面到心部均为细小均匀的板条马氏体和少量板条贝氏体,淬火并回火的钢板组织为回火索氏体和板条贝氏体;以较大总水量喷淬的钢板1/4厚度处的韧脆转变温度为-60℃,1/2厚度处的韧脆转变温度为-20℃。

国产WSD690E型钢在抽水蓄能电站的应用分析

结合内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站机组运行工况,从设计、制造、安装、运行、检修角度,对国产超高强度调质钢WSD690E型钢从化学成分、力学性能分析、热处理和焊接工艺、检查及维护要求方面进行综合分析。分析认为,WSD690E型钢设计上满足压力管道对化学成分、力学性能指标的相关要求;制造方面推荐采用940℃高温淬火+600℃回火、保温3.5min/mm的调质热处理工艺;安装方面,焊接方法、焊接材料、焊接参数的选择需满足焊接工艺评定规程及相关检验规程要求,以保证呼蓄电站机组的安全稳定运行。

海洋钻井平台中Q690E焊材的国产化

用于大型浮吊等海工产品的Q690E低合金高强钢焊接时易产生冷裂纹,热影响区受加热速度和冷却速度的影响易形成软化带和脆性组织。焊接时应采用焊前预热、焊后保温和较小的热输入。对比分析国产焊材和国外焊材的化学成分、熔敷金属的力学性能和焊后焊缝金属的力学性能,在可靠的焊接工艺规范下,国产焊材是完全能够替代进口焊材的。

力学-电化学交互作用下E690钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率理论模型

基于腐蚀疲劳中力学-电化学交互作用过程的能量转换,利用能量守恒、电化学热力学及腐蚀电化学原理,研究在腐蚀疲劳体系中动能、势能以及阳极溶解电化学能的变化,建立E690高强钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率理论模型,并通过腐蚀疲劳裂纹扩展试验验证该理论模型的准确性。结果表明:质量分数3.5%NaCl溶液会加速E690高强钢疲劳裂纹初期的扩展,降低疲劳寿命,应力比的提高会明显加速腐蚀疲劳裂纹扩展,同时降低裂纹扩展门槛值;理论模型计算得到疲劳裂纹扩展速率与试验结果基本吻合,相对误差小于10%,说明该模型可以很好地描述E690高强钢的腐蚀疲劳裂纹扩展行为。

WQ690E钢焊接性研究

本文对某钢厂生产的WQ690E钢进行了焊接热模拟、焊接冷裂纹敏感性试验和焊接接头力学性能试验。结果表明,WQ690E钢具有很强的淬硬倾向,t【30s时,能得到100%的马氏体组织;热影响区的过热区韧性较差,并且随冷却速度的降低显著恶化。冷裂纹敏感性试验表明,焊接WQ690E钢必须预热,当拘束条件比较苛刻时,预热温度需达到150℃以上;采用150℃左右的预热温度和1.7kJ/mm左右的线能量,并使用合理的超低氢焊材,能得到性能优良的焊接接头。本文的研究结果对于WQ690E钢的焊接工艺制定具有重要的指导意义。