Study of microstructures and properties for girth weldingof domestic X70 pipeline steels

With the development of domestic pipeline steels, it is necessary to develop suitable welding technology which can improve the properties of the welded pipeline. In this paper, the microstructures and mechanical properties of domestic XTO pipeline steels and welded joints are discussed. The welding consumables of BOHLER E6010 and HOBART 81N1 are matched for girth welding. The following characteristics in heat-affected zone（ HAZ） are indicated that microstructures of intercritical HAZ（ ICHAZ） is finer and more uniform, the grain sizes of fine-grain HAZ （ FGHAZ） and subcritical HAZ （ SCHAZ） are smaller than that of coarse-grain HAZ（ CGHAZ）. The hardness, tensile strength and toughness of welded joints come up to the standard. The micrographs of impact specimens in welded joints are cleavage, quasi-cleavage and dimple which shows there is typical ductile rupture.

X70管线钢管环焊接头氢脆敏感性研究

针对X70管线钢管环焊接头进行12 MPa总压、0.36 MPa氢分压下的缺口拉伸试验,研究焊接接头的氢脆敏感性变化,并结合断裂韧性试验和疲劳裂纹扩展速率试验对其的断裂韧性和裂纹扩展行为进行了研究。结果表明,热影响区位置的断面收缩率下降较明显,表现出较高的氢脆敏感性;与常温常压空气中的原始数据相比,X70钢热影响区在0.36 MPa氢分压环境下的裂纹尖端张开位移(CTOD)值下降了9.6%,断裂表面未出现二次裂纹;X70钢热影响区的疲劳裂纹扩展速率与空气环境相比增加了一个数量级,说明氢气能够增大材料的疲劳裂纹扩展速率,但根据实际管道压力波动情况,在0.36 MPa氢分压条件下X70钢管的氢脆敏感性较小。

X70管线钢焊接接头组织及其海水腐蚀规律

对X70管线钢现场实际焊接工艺下的焊接接头,采用显微镜、电化学方法及失重法等方法和手段对母材、焊缝、热影响区进行了显微组织分析和在海水中的极化曲线、腐蚀速率的测试,研究焊接接头在模拟海水环境中的腐蚀性能。研究表明,X70管线钢焊接接头各区域组织不均匀,实验室模拟海水环境下的电化学行为、腐蚀速率存在明显差异;在海水腐蚀过程中腐蚀电位和腐蚀速率会发生变化,热影响区(HAZ)与母材及焊缝形成电偶腐蚀,接头腐蚀以点蚀为主。

X70钢焊接接头在酸性溶液中的局部腐蚀SVET研究

采用SEM分析了符合焊接工艺规范的X70管线钢焊接接头部位的组织,并采用扫描振动参比电极技术(SVET)研究了X70钢焊接接头在鹰潭酸性土壤模拟溶液中的局部腐蚀行为。结果表明,X70钢焊接接头热影响区在鹰潭酸性土壤模拟溶液中的腐蚀电流密度最大,焊缝和母材靠近热影响区的区域电流密度次之,母材的腐蚀电流密度随着与热影响区距离的增大而降低。

国产X70管线钢与焊接接头组织及SSCC性能

输气管道的服役条件多为潮湿环境,输送介质含H2S.随着国产X70管线钢在西气东输工程中的应用,国产高强度管线钢硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)性能研究显得尤为重要.为此,测试、分析了国产X70管线钢及其焊缝的组织,进一步采用慢应变速率法(SSRT)研究了H2S对国产X70管线钢及其焊接接头SSCC的影响,国产X70管线钢及其焊接接头在含H2S腐蚀介质中应力腐蚀敏感性随H2S浓度的增加而增加,在H2S质量分数为50×10-400时,母材的脆性系数为19. 9500,焊缝的脆性系数高达59. 1900.若以2500视为安全值,则在H2S浓度为50×10-40时的母材就SSCC而言是安全的,而焊缝却是不安全的.

X70管线钢焊接接头慢拉伸应力腐蚀行为

利用金相显微镜观察了X70管线钢焊接接头组织结构,通过慢拉伸试验分析了X70管线钢焊接接头在NACE溶液中应力腐蚀行为,测试了X70管线钢焊接接头在不同H2S浓度下电化学腐蚀电位,讨论了X70管线钢焊接接头自腐蚀电位形成机理。结果表明,X70管线钢焊接接头熔合区中M-A组元所产生的微裂纹是焊接接头应力腐蚀产生裂纹的主要来源,使得其耐腐蚀性能下降;焊接接头在腐蚀初期主要表现为典型的点腐蚀特征,点蚀坑相互连接不断扩展,点蚀坑被生成的腐蚀产物所覆盖;焊接接头自腐蚀电位随着H2S浓度的增加而发生负移,应力腐蚀敏感性增加,在含饱和H2S NACE溶液中具有明显的应力腐蚀倾向。

X70钢焊接接头在近中性溶液中应力腐蚀行为研究

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜以及电化学测量技术研究了X70管线钢焊接接头在近中性模拟土壤溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明,断口和柱面SCC裂纹均发生在热影响区(HAZ)。在试验溶液中,随着外加极化电位降低管线钢SCC敏感性增强,电位负移到一定电位值后,SCC敏感性减弱;随着溶液pH值降低,腐蚀速率增大,敏感电位区间负移。施加阴极电位时,在试样断口观察到明显的准解理脆断特征,断口和柱面有穿晶SCC裂纹。分析了焊接接头试样HAZ的SCC机理,在试验介质中,管线钢应力腐蚀开裂主要受阳极溶解和氢致开裂两种机理的联合作用,适当的电位可以使阳极溶解和氢致开裂的联合作用达到最大,从而造成较严重的应力腐蚀开裂。

X70高钢级管线钢焊接接头盐雾腐蚀机理

利用中性盐雾试验对X70高钢级管线钢焊接接头进行室温腐蚀,通过扫描电镜和能谱仪观察了X70管线钢焊接接头盐雾腐蚀前后表面微观形貌和化学元素的变化,并采用EDS对盐雾腐蚀后焊接接头表面进行了面扫描分析.利用XRD讨论了其盐雾腐蚀前后表面物相,分析了X70管线钢焊接接头盐雾腐蚀后表面腐蚀膜的组成、作用和腐蚀机理.结果表明,盐雾腐蚀后失效主要形式是点蚀和剥落腐蚀,活性Cl-离子破坏了试样表面的钝化膜,与Fe原子接触,是发生点蚀的主要原因;焊接过程中产生的残余拉应力成为腐蚀的应力源,使材料在腐蚀介质中发生应力腐蚀开裂,在与晶间腐蚀共同作用下发生剥落腐蚀;腐蚀膜达到一定厚度后覆盖在试样表面,阻隔试样与腐蚀介质的接触,有利于抑制腐蚀的持续进行.

H_2S浓度对国产X70管线钢及其焊接接头应力腐蚀性能的影响

采用慢应变速率试验研究了H2 S对国产X70管线钢及其焊接接头应力腐蚀性能的影响 ,揭示了国产X70管线钢及其焊接接头在含H2 S腐蚀介质中的应力腐蚀敏感性随H2 S浓度的增加而增加。焊接接头抗硫化氢应力腐蚀性能较母材低 ;H2

SRB对X70钢及其焊缝在近中性pH溶液中SCC行为的影响

采用动电位极化技术、慢应变速率拉伸试验和扫描电镜观察研究了有、无硫酸盐还原菌(SRB)情况下X70管线钢及焊缝在近中性p H溶液(NS4)中的应力腐蚀行为。电化学实验结果表明:X70管线钢母材和焊缝在NS4溶液中的极化曲线都表现出典型的活性溶解特征,且有菌介质中管线钢表面能生成一层具有保护性的生物膜。SSRT曲线和SEM结果表明:在无菌NS4溶液中,X70钢母材和焊缝的SCC机理为氢致开裂机理。在有SRB的NS4溶液中,由于SRB生命代谢释放大量代谢产物H2S,促进H原子进入管线钢,将破坏其基体的连续性,从而导致氢损伤,使X70钢母材和焊缝的SCC敏感性都大于其在无菌介质中,其开裂机理表现为硫化物应力开裂和氢致开裂共同作用。在有菌和无菌介质中,焊缝的应力腐蚀敏感性均高于母材,这是由于焊缝处组织不均匀、存在残余应力造成的。

激光冲击处理对X70管线钢焊接接头力学性能的影响

利用激光冲击波对X70管线钢焊接接头进行了表面强化处理,分析了激光冲击强化处理后焊接接头组织结构,用显微硬度计测试了焊接接头显微硬度,通过X射线应力仪测定了残余应力沿焊接接头表面的分布规律,并对管线钢焊接接头激光冲击强化的微观机理进行了分析。结果表明:激光冲击波可以在焊接接头表面形成塑性变形层,显微硬度明显提高;材料组织均匀性得到了明显改善;消除了焊接接头表面残余拉应力,形成了残余压应力场。

激光冲击对X70焊接接头慢拉伸电化学腐蚀的影响

为了改善X70管线钢焊接接头慢拉伸电化学腐蚀性能,用激光冲击波对X70管线钢焊接接头表面进行强化处理.采用慢应变速率拉伸法分析了X70管线钢焊接接头,在不同H2S浓度的NACE溶液(0.5%HAC+5%NaCl)中电化学腐蚀行为,测试了激光冲击处理前后X70管线钢焊接接头腐蚀电位,讨论了激光冲击处理对X70管线钢焊接接头腐蚀电位和断口形貌的影响.实验结果表明,激光冲击处理改善了X70管线钢焊接接头腐蚀性能,其SCC敏感性指数Iscc降低了6%.经激光冲击处理后试样自然腐蚀电位正移,极化电阻逐渐增大,其耐蚀性比原始状态有所提高.

激光冲击对X70管线钢焊接接头H_2S应力腐蚀断口的影响

利用激光冲击波对X70管线钢焊接接头进行了改性处理,通过慢应变速率法(SSRT)研究了其在NACE(national association of corrosion engineers)标准饱和H2S溶液中应力腐蚀的敏感性,并对其断口进行SEM观察,分析了激光冲击处理对X70管线钢焊接接头抗H2S应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响.结果表明,原始状态的X70管线钢焊接接头为脆性断裂,断口为应力腐蚀裂纹;经激光冲击处理后X70管线钢焊接接头,韧窝尺寸与深度变小,断口形式为韧性断裂;SCC是X70管线钢焊接接头应力腐蚀断裂的主要机制,激光冲击处理降低了氢致开裂和SCC的倾向,提高了焊接接头抗H2S应力腐蚀的能力.

X70 MS管线钢焊接接头硫化物应力腐蚀敏感性及氢捕获效率

目的分析探讨氢在X70级抗酸管线钢(X70 MS)母材及焊接接头中的氢捕获效率及其对硫化氢应力腐蚀开裂(SSCC)敏感性的影响机理。方法依据NACE TM 0177标准,采用应力环拉伸试验分别获得X70 MS管线钢母材及焊接接头SSCC的临界应力门槛值(σscc)。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察拉伸断口形貌、氢显试验后表面形貌以及电化学充氢后裂纹区域EBSD观察。利用改进的D-S双电解池氢渗透技术,联用Letry应力腐蚀试验机,测量母材及焊接接头的氢渗透动力学参数。结果X70 MS管线钢母材和焊接接头发生SSCC的临界应力门槛值σscc分别为362.1 MPa和338.4 MPa,拉伸断口均呈脆性断裂特征。与母材相比,焊接接头的氢渗透通量J∞和表观氢浓度Capp较大,氢有效扩散系数Deff较小,被捕获的晶格氢、可逆氢和不可逆氢浓度均较高。结论X70 MS管线钢焊接接头具有比母材较高的SSCC敏感性,一方面是由于焊接接头中的板条贝氏体组织晶界及其亚晶界均是氢扩散通道及捕获陷阱,具有较高的氢捕获效率;另一方面,焊缝区中有相对较多的易于裂纹穿晶扩展的{101}//ND取向晶粒,在应力和可逆氢的共同作用下,裂纹易穿过这些取向晶粒快速扩展。

X70管线管焊接工艺与CTOD之间回归方程的建立

应用一次回归正交设计法,对X70管线钢环焊过程的焊接工艺参数进行设计,采用设计后的焊接工艺对X70管线管进行施焊,对环焊接头进行裂纹尖端张开位移试验,最后回归得到CTOD值与焊接工艺之间的回归数学模型。X70管线钢环焊接头的CTOD值的影响因素主要为线能量、预热温度和板厚,应用此数学模型计算的CTOD值与试验值符合较好。

X70管线钢焊接接头断裂韧性分析

裂纹尖端张开位移(CTOD)试验常被用来进行材料的韧性评价。详细介绍了CTOD试验的过程、操作步骤及计算拟合方法。并采用裂纹尖端张开位移试验对X70管线钢焊接接头处焊缝、热影响区(HAZ)和母材进行了断裂韧性的测试研究。结果表明,在同一温度下,CTOD特征值δ0.05,δ0.2和δ0.2BL均呈现母材最大、热影响区次之、焊缝最小,即母材断裂韧性最优、热影响区次之、焊缝最差。

X70管线钢冲击韧性与环焊工艺之间回归方程的建立

应用一次回归正交试验设计法,对X70管线钢环焊过程的焊接工艺参数进行设计,采用设计后的焊接参数对X70管线钢进行焊接,焊后对环缝接头进行冲击试验,最后得到冲击韧性与焊接工艺之间的回归数学模型。X70管线钢环缝接头冲击韧性的影响因素主要为焊接热输入、预热温度和板厚,应用该数学模型计算的冲击吸收功与试验值符合较好。

喷丸处理对X70管线钢埋弧自动焊接接头拉伸性能的影响

利用机械喷丸技术对X70管线钢焊接接头进行了表面强化处理,对X70管线钢基材、原始状态焊接接头和喷丸处理后焊接接头试样的拉伸力学性能进行了分析,用扫描电镜观察了其断口形貌,对其断裂机理进行了探讨。试验结果表明,X70管线钢基材具有连续屈服特征,无明显的屈服平台,延伸率达到38%,拉伸断口出现明显的分层开裂现象;X70管线钢经过焊接后,原始状态焊接接头屈服强度、抗拉强度、断后收缩率明显小于基材;经喷丸处理后,X70管线钢焊接接头抗拉强度、屈服强度和延伸率有了明显的提高。喷丸处理使得焊接接头表面发生塑性变形,表面裂纹和孔洞减少,是提高X70管线钢焊接接头的抗拉强度的主要因素。

X70级管道环焊缝接头残余应力数值模拟

根据试验确定了X70级管线钢管环焊热源模型,并利用数值模拟软件Sysweld计算了焊接热循环过程,确定了焊接接头在焊接过程中温度和应力的变化过程及其分布,以及焊后残余应力的大小和分布。计算结果不仅可以预测焊后残余应力,还可以为优化焊接参数、改善焊接接头组织性能提供参考。

X70管线钢焊接接头在H_2S溶液中的应力腐蚀实验

运用均匀设计方法,通过改变H2S溶液质量分数、Cl-质量分数、pH值和温度等溶液介质参数,对国产X70管线钢焊接接头在H2S溶液中进行慢应变速率拉伸应力腐蚀试验,分析介质参数对X70管线钢焊接接头腐蚀开裂的影响规律;通过扫描电子显微镜观察焊接接头试样断口的微观形貌,确定焊接接头应力腐蚀敏感性,得到H2S应力腐蚀导致X70管线钢焊接接头失效机理,并根据试验结果计算在各试验环境下的应力腐蚀敏感性指数.