焊前预热对X120超高强管线钢焊接接头性能的影响

钎对焊接预热对X120超高强管线钢焊接接头性能的影响进行了研究,结果表明:焊接预热不能提高X120焊接接头的强度,反而降低了X120焊接接头的冲击韧性。其原因在于,预热减缓焊后冷却速度,造成熔合线M-A组元的增多和粗晶区晶粒的长大,但由于预热温度较低,其性能变化程度不大。

X120M管线钢相变组织及性能研究

利用Gleeble 1500热模拟试验机,研究X120M管线钢奥氏体连续冷却转变规律,并在实验室对X120M管线钢进行控轧控冷处理。结果表明,当冷却速率在20~50℃/s之间时,试验钢组织主要为下贝氏体和马氏体。终冷温度为380℃时,试验钢屈服强度为900 MPa,抗拉强度为1015 MPa,延伸率为18%,-30℃冲击功为180 J,-20℃落锤剪切面积为100%,力学性能符合标准要求。

X120级超高强度管线钢生产工艺研究现状

X120管线钢的碳含量一般为0.05%,(Cu+Ni+Cr+Mo)≤2%,并加入微合金化元素V、Nb、Ti、B。通过控轧和强控冷工艺,该钢具有高强度、高韧性和良好的焊接性。介绍了生产X120管线钢的在线热处理工艺装置JFE-HOP,间断直接淬火(IDQ),直接淬火DQ-T工艺和淬火-配分(Q&P)工艺技术。讨论了其存在问题和可能的发展方向。

超高强度X120管线钢的发展现状

总结回顾了超高强度X120管线钢在世界范围的发展状况。系统整理和分析了X120级管线钢采用的合金化设计方案、各种不同的生产工艺和最优的选择,并从经济和技术的角度讨论了X120级管线钢的应用前景、目前仍存在的技术难点和需要进行更深入研究的关键问题。

Nb含量对X70钢级直缝埋弧焊管组织及强韧性的影响

检测了Nb含量为0.046%和0.075%的X70直缝埋弧焊管的强韧性,分析了管体的微观组织。结果表明:随着Nb含量升高,管体的平均晶粒尺寸减小,组织由PF+B_(粒)转变为以B_(粒)为主;管体横向拉伸应力-应变曲线均为典型的“拱顶”型,拉伸性能均满足要求,但含量为0.075%Nb的管体的横向屈服强度和抗拉强度较高;Nb含量相同时,C含量越高,其屈服强度和抗拉强度越高;含量为0.075%Nb的钢管具有更好的低温冲击韧性,但含量为0.046%Nb的钢管的韧-脆转变曲线具有更高的上平台能。Nb含量较高、C含量较低的钢管的热影响区也具有更好的低温韧性。探讨了C、Nb元素的含量及组织类型、析出相和位错密度对X70管线钢强韧性的影响。

X120管线钢激光电弧复合焊热模拟热影响区的组织转变

X120管线钢具有优异的综合力学性能。采用金相显微镜和透射电镜研究了X120管线钢连续冷却转变(CCT)组织,采用热模拟设备建立了常规热处理条件下的CCT曲线和激光电弧复合焊条件下的模拟热影响区连续冷却转变(SHCCT)曲线。试验结果表明,在激光电弧复合焊条件下,随着冷却速度的增加,热模拟粗晶区组织依次为粒状贝氏体、贝氏体铁素体和板条马氏体,激光电弧复合焊条件下的快速加热使A_(c1)和A_(c3)相变线有所提升,高温停留时间短使得奥氏体来不及长大,使组织细化,激光电弧复合焊条件下的M_(s)转变温度提高,马氏体转变温度区间扩大,使得形成的板条马氏体能够发生自回火,从而减小淬火应力,改善强度和韧性,提高抗开裂能力。

X120级管线钢DQ-T工艺试验研究

通过合理的组织、成分设计,采用直接淬火回火(DQ-T)工艺,在实验室成功试制X120级管线钢,并结合金相、透射电子显微技术,研究了不同回火温度对试验钢组织、析出与性能的影响规律。结果表明,随回火温度的升高,屈服强度Rel呈现起伏现象,在450℃和650℃回火后出现两次峰值,抗拉强度Rm变化趋势与Rel相似,起伏相对平缓;冲击功AKv(-20℃)、伸长率A均有一定波动,在450℃回火后,AKv(-20℃)>230 J,A>15%。淬火后450℃回火,钢板为下贝氏体与回火马氏体组织,具有最优的综合力学性能,Rel=845 MPa,Rm=940 MPa,A=16.5%,AKv(-20℃)=236 J,各项指标均符合X120管线钢性能要求。

优化控冷制度改善X120管线钢的组织和性能

研究了热轧后四种不同的冷却制度对X120级管线用钢组织、性能的影响。结果表明,该管线钢在相同的控轧制度下,以冷速61℃/s、终冷温度370℃的冷却制度,能得到以贝氏体为主且强度和韧性均达到X120各项性能指标的组织。

X120管线钢焊接热影响区的模拟研究

采用焊接热模拟技术研究了焊接热循环对X120管线钢焊接热影响区的组织和性能的影响。结果表明,经过一次热循环峰值温度1300℃后,随着t8/5的增加,韧性显著下降,发生严重脆化;当t8/5不变,二次热循环峰值温度为600℃和1200℃时,韧性得到明显改善;当二次热循环峰值温度为800℃时,在原奥氏体晶界处形成明显的"链状"结构的网状组织,韧性有所下降;而当二次热循环峰值温度为1000℃时,局部脆化现象严重,这与冷却时获得含有粗大M-A岛状组织的粒状贝氏体有关。

X120管线钢的研究现状与发展前景

分别从化学成分、显微组织及力学性能三个方面介绍了X120管线钢的标准规范,综述了近年来X120管线钢在生产工艺、力学性能及焊接方面的研究现状,讨论了X120管线钢目前在生产和实际应用中所存在的问题,证明了X120管线钢在未来天然气输送中具有广阔的发展前景,并强调了高性能X120高级管线钢在管道运输中的重要性。

热变形对超高强度管线钢组织及变形抗力的影响

运用光学显微镜和电子显微镜对不同热变形条件下组织、析出相进行观察与分析.研究结果表明:在1020℃奥氏体再结晶区轧制时,Nb,Ti以复相形式诱导析出,对组织细化产生一定影响.在保证积累压下量不变的情况下,奥氏体未再结晶区采用大压下量、少道次的轧制工艺对热变形奥氏体晶粒尺寸影响不大,对晶内变形带、亚结构和最终组织形貌及尺寸起到一定的作用.

X120管线钢热变形行为及动态再结晶晶粒的演变规律

采用Gleeble-3500单道次热压缩试验研究了X120管线钢的动态再结晶行为。结果表明：该钢在温度1 050~1 150℃和应变速率0.01~0.1 s-1下变形时容易发生动态再结晶;当应变速率为1~10 s-1时,动态再结晶难于发生。该钢热变形时的Z（Zener-Hollomon）参数方程为Z=.εexp[（498.288×/1038.31T）];动态再结晶发生的临界应变量εc和Z参数的关系为εc=0.034 445 lnZ-1.200 188 3;动态再结晶变形激活能Qd=498.288 kJ/mo。l试验结果为该钢轧制工艺的制定提供了依据。

真空感应炉冶炼X120管线钢脱氧和脱硫试验

在150 kg和50 kg氧化镁坩埚真空感应炉上进行X120管线钢(%:0.03～0.04C、1.98～2.05Mn、≤0.9(Cr+Mo+Nb+V+Ti)的脱氧和脱硫试验。结果表明,通过控制碳氧反应用碳脱氧和控制冶炼温度避免炉衬分解,可使钢中氧含量≤20×10^(-6);在碳脱氧条件下,采用CaO-BaO-CaF_2系精炼渣,可使钢中硫含量≤0.002%。通过扫描电镜观察发现,钢中存在来源于坩埚的≤5μmMgo夹杂。

高级别管线钢X80-X120的研发与应用

通过管线长距离运输天然气、石油是能源运输的主要方式之一。出于降低成本的需要，天然气输送管线的工作压力不断提高，这就要求应用X80-X120更高级别管线钢。根据有关的文献资料，系统整理并介绍了高级别管线钢的性能指标、成分设计以及生产应用中的热点问题，并讨论了未来中国天然气管线所采用高级别钢的可能选择。

X120管线钢奥氏体长大规律研究

研究了不同保温温度和等温时间对奥氏体晶粒长大规律的影响,结果表明:随加热温度的升高和保温时间的延长,奥氏体晶粒尺寸逐渐增加。当温度低于1150℃时,奥氏体晶粒尺寸长大缓慢;加热温度超过1150℃后,晶粒尺寸长大速度显著增加,建立描述X120管线钢奥氏体晶粒长大动力学模型为:D6.1-D06.1=2.08×1027t exp(-327028RT),拟合结果良好。

回火工艺对X120管线钢组织与性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等实验方法,研究了回火温度500～650℃对X120管线钢组织和性能的影响。运用Ashby-Orowan修正模型等强化理论分析了X120管线钢回火工艺的强化机理。结果表明:回火温度对屈服强度和抗拉强度均有较大影响,回火后实验钢屈服强度分别在回火温度为550℃和600℃出现两个峰值,抗拉强度在600℃时出现峰值,伸长率略有升高,屈强比升高。分析认为:回火过程中实验钢性能的变化是由析出强化、位错强化、固溶强化等强化机理共同作用造成的。

电化学方法研究X120管线钢氢致裂纹行为

采用Davanathan-Stachursky双电池渗氢装置研究了X120试验管线钢中电化学氢渗透动力学行为,运用电化学充氢方法对X120管线钢进行预制微裂纹,采用SEM观察钢中夹杂物及其与氢致裂纹(HIC)形成的关系。实验结果表明,随着充氢电流密度的增大,饱和阳极电流I∞、氢扩散通量J∞、氢有效扩散系数Deff均逐渐增大;HIC萌生与钢中夹杂物化学成分有关,X120管线钢中主要含有Al、Mn的硫化物、氧化物夹杂,氮化钛、铌的复合夹杂以及Ca-Al-O-S的混合物夹杂,HIC更易于在含Al、Mn的夹杂物处萌生及形成,且裂纹形核后一般沿轧制方向生长。

感应加热回火对X120管线钢组织和力学性能的影响

为进一步探索改善X120管线钢的韧塑性,用X120工业连铸坯在实验室采用TMCP和TMCP后立即感应加热至500和550℃回火工艺进行模拟轧制试验,并检测其力学性能,采用扫描电镜、透射电镜分析了不同工艺下钢的组织及析出物形貌、尺寸及分布,用X射线衍射方法分析了残留奥氏体。结果表明:X120钢组织为下贝氏体、少量针状铁素体以及微量MA。感应加热回火后,板条贝氏体和针状铁素体粗化,小尺寸析出物数量明显增加。这种回火使X120钢韧塑性改善,伸长率达到17.24%,-60℃下冲击功达到232.7 J;不利的是,钢的屈服强度提高和抗拉强度下降导致屈强比更高。性能变化是回火后贝氏体组织粗化、α-Fe基体上大量析出细小弥散碳氮化铌以及残留奥氏体体积分数的变化引起的.

X100管线钢的连续冷却相变及强韧性研究

通过连续冷却转变方式在全自动相变仪上测定X100管线钢的静态CCT曲线,分析不同冷却速度下X100管线钢显微组织的变化情况。结果表明:X100管线钢是铁素体、贝氏体的复相组织,冷却速度对各相的形态、数量、分布和硬度均有影响;当冷却速度为10~20℃/s,显微组织为针状铁素体+粒状贝氏体,M/A岛弥散分布于其晶界上,且硬度随着冷却速率的增加而增大;X100管线钢的应力-应变曲线为Round house型,有较高的强度和韧性,-20℃时夏比冲击吸收功达291 J;韧脆转变温度在-80^-100℃。

控轧控冷工艺对X120管线钢碳氮化物析出的影响

采用不同的控轧控冷工艺研究了未再结晶区变形量、冷却速度和终冷温度等轧制工艺参数对X120管线钢碳氮化物析出的影响,并根据Orowan机制对析出相强度贡献量进行了理论估算.结果表明:轧制工艺的变化对析出相的类型与相结构没有影响;提高未再结晶区变形量主要可促进铌的析出,并有利于提高X120管线钢的屈服强度;冷却速度和终冷温度对X120管线钢碳氮化物析出的影响较小.