X70抗大变形管线钢焊接接头的组织与力学性能

采用三种不同的焊接工艺对X70抗大变形管线钢进行焊接试验,通过组织观察、拉伸及冲击试验分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:采用GMAW焊接的试样,其焊缝金属主要由针状铁素体和少量准多边形铁素体组成,热影响区组织为粗大的粒状贝氏体和少量准多边形铁素体,具有较高的强度和韧性,但塑性变形能力较差;采用GMAW+FCAW焊接的试样,其焊缝主要由针状铁素体和少量准多边形铁素体组成,热影响区为粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体,具有很高的屈强比;采用SMAW+FCAW焊接的试样,其焊缝主要为粗大的多边形铁素体,热影响区为准多边形状铁素体和贝氏体,焊缝硬度低于热影响区和母材的,其焊接接头具有优良的强度和韧塑性,同时具有较高的抗变形能力。

X70抗大变形管线钢管的组织结构和形变硬化性能分析

采用金相和电子背散射衍射分析、准静态拉伸及数值模拟方法,研究了X70抗大变形管线钢管的组织结构、形变硬化性能及其可采用的表征方法.结果表明:X70抗大变形管线钢在整个塑性应变区域内不符合Hollomon公式,不具有确定的形变硬化指数n;在管线钢塑性变形的起始阶段n较大,但随着应变增大n快速减小;当总应变达到2.0%之后,形变硬化能力趋于稳定.工程应用中利用Rt1.5/Rt0.5、Rt2.0/Rt1.0和Rt5.0/Rt1.0三个应力比可以较好地描述抗大变形管线钢的形变硬化性能.当Rt1.5/Rt0.5≥1.070、Rt2.0/Rt1.0≥1.025、Rt5.0/Rt1.0≥1.050时,可使钢管压缩侧2倍管径长度上的平均压缩应变大于1.3%.

X70M级管线钢倍宽生产的工艺研究

为了实现钢板宽度方向倍尺轧制X70M级管线钢,研究了等离子切割与火焰切割的X70M管线钢的组织类型,确定了切割对材质的影响范围、组织分布情况,制定了相应的倍宽生产管线钢的钢板切割方法与钢管焊接工艺等。结果表明:在钢水纯净度较好的情况下,X70M钢级钢板采用等离子切割边部影响范围小,晶粒度无明显增加,对管线焊接影响不大,采用较大能量焊接有利于提高焊接区域的力学性能,可满足X70M管线钢的使用要求。

CO_(2)体系下X70天然气管线钢的电化学腐蚀行为研究

基于新疆某油田天然气输送管线采出水模拟环境,采用电化学测试方法和扫描电子显微镜等分析方法,研究了X70管线钢在4种不同CO_(2)压力下的电化学腐蚀行为。结果表明:在高含氯离子的模拟采出水溶液中,电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线均表明X70钢试样的腐蚀程度随着CO_(2)压力的增加(0.5,1.0,2.0,3.0 MPa)变得越来越严重。失重实验结果表明X70钢试样的腐蚀速率随着CO_(2)压力的增加而增加,压力为3.0 MPa时腐蚀速率最大,为2.5739 mm/a。XRD结果表明腐蚀产物主要是FeCO_(3)。扫描电镜结果显示,试样表面的点蚀现象随CO_(2)压力的增加变得越来越严重,试样表面变得越来越粗糙。这些结果的出现归因于高压CO_(2)的作用和高浓度Cl^(-)加剧点蚀的作用。由此可以发现,高CO_(2)和Cl^(-)对X70管线钢具有严重的破坏作用。这项工作为预防这种类型的腐蚀提供了借鉴与指导。

炉卷轧机生产X70管线钢探伤不合的研究

文章聚焦于炉卷轧机生产的X70管线钢板探伤不合格问题,通过细致的取样分析和深入的实验研究,揭示了内部微观组织异常、成分偏析以及夹杂物存在等关键因素对探伤结果的影响机制。特别是发现了CaO、Al2O3等夹杂物和Nb等成分偏析引发的裂纹生成对探伤结果的显著影响。为解决这些问题,提出了一系列系统性的解决方案,包括优化工艺参数、改进连铸工艺、精细调控板坯加热工艺以及强化铁水脱硫和炼钢工艺等措施。这些方案的实施将有望显著提高钢板的探伤合格率,为管线钢生产提供了实用有效的技术支持。

冷却工艺对抗大变形管线钢X70HD热涂敷性能的影响

抗大变形管线钢加热并保温一段时间后,钢管力学性能将发生变化,通常屈服强度、屈强比升高,均匀延伸率降低,应力-应变曲线形状改变等,这些性能变化将降低钢管的抵抗变形的能力。利用扫描电镜等设备研究了冷却工艺对21 mm X70HD抗大变形管线钢组织、性能和应变时效硬化的影响。结果表明,随开始冷却温度的降低,先共析铁素体含量逐渐增加,贝氏体含量逐渐降低,贝氏体由粒状逐渐向板条状转变,当开始冷却温度在700℃时,钢板具有最佳的综合力学性能,试验钢板通过制成1016 mm钢管,钢管在200℃时效保温5 min下,纵向屈服强度Rt0.5为509 MPa,抗拉强度Rm为692 MPa,延伸率为42%,屈强比Rt0.5/Rm为0.73,Rt1.5/Rt0.5为1.19、Rt2.0/Rt1.0为1.10,均匀变形伸长率达到9.5%。

宝山钢铁股份有限公司成功开发出X70、X80抗大变形UOE管线管

宝山钢铁股份有限公司（简称宝钢股份）开发出基于应变地区用的抗大变形X70、X80大直径UOE管线管,其中Φ1016mm×17.5mm和Φ1016mm×21mm两个规格的X70抗大变形管线管完成了千吨级试制,并于2011年9月通过《中缅油气管道工程建设用X70钢板和钢管新产品鉴定》。近年来,在地震、泥石流等地质灾害多发地段,

X70管线钢在酸性和近中性模拟海水溶液中的腐蚀行为

为对比X70管线钢在酸性(pH=3)和近中性(pH=7.7)模拟海水溶液中的腐蚀机制,采用极化曲线,通过电化学阻抗谱(EIS)和腐蚀失重实验对X70管线钢在不同模拟海水溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明,X70管线钢在酸性溶液中浸泡168 h后腐蚀失重约为近中性模拟海水溶液中的16倍,大部分表面发生均匀腐蚀,局部形成以夹杂物为中心的腐蚀圆环,随着浸泡时间的延长,容抗弧半径和低频区阻抗值|Z|均呈增大趋势,先发生吸附而后出现微弱的扩散,电荷转移电阻Rct值增大,腐蚀速率减小;近中性模拟海水中形成较厚的腐蚀产物膜,氯离子聚集破坏形成小点蚀坑,局部聚集形成大的点蚀,电荷转移电阻减小,腐蚀速率增大,而后趋于稳定;X70管线钢在模拟海水溶液中处于活性溶解状态,与酸性海水溶液相比,管线钢在近中性模拟溶液中自腐蚀电位Ecorr正移137 mV,自腐蚀电流密度icorr为酸性海水溶液中的0.047倍。因此,X70管线钢在酸性模拟海水溶液中的腐蚀规律可为其应用于海底管线的腐蚀控制提供理论支撑,对其安全服役具有十分重要的意义。

X70级抗大变形管线钢的工艺研究

对成分为0.07C-0.30Si-2.00Mn-0.01P-0.002S-0.30Cu的低碳合金钢的两种控制轧制和控制冷却工艺(TMCP)进行了研究,目的是通过TMCP工艺使钢材获得铁素体+贝氏体(PF+BF)的双相组织,满足X70级抗大变形管线钢的性能要求。对两种不同工艺条件下钢的力学性能和显微组织进行的对比分析表明:冷却工艺对管线钢的组织性能影响很大,而控制铁素体与贝氏体的比例是控制抗大变形管线钢性能的关键。

X70管线钢残余塑性应变的背散射电子衍射表征方法研究

为了研究高钢级油气管线环焊缝脆性开裂失效与微小残余塑性应变之间的关系问题,采用背散射电子衍射对不同应变下的X70管线钢进行了表征研究。通过四点弯曲试验和拉伸试验制备带有残余塑性应变的样品,表征了衍射带对比度、核平均取向差与应变的关系。结果表明:X70钢,对于10%以内的塑性变形,金相和硬度等工程手段无法识别;在X70钢管四点弯曲的梯度塑性应变预制样品和系列拉伸样品中,材料EBSD衍射带对比度与微小塑性变形相关性较差,而核平均取向差与±2%以上的塑性变形有较好正相关性,有望用于实际管线残余塑性变形的定性或半定量评估。

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。

轧后冷却制度对X80级抗大变形管线钢组织和屈强比的影响

利用SEM和TEM原位拉伸方法研究了轧后冷却制度对X80级抗大变形管线钢组织的影响及低屈强比的微观机理.结果表明:采用轧后弛豫+控制冷却的工艺可以获得铁素体+贝氏体双相组织,弛豫终止温度是影响铁索体体积含量和晶粒大小的决定因素.当弛豫终止温度区间为690—705℃时,试样的强度和塑性达到了较好的匹配,满足X80级抗大变形管线钢的性能要求.弛豫终止温度越低,铁索体体积含量越高,晶粒尺寸越大,屈强比越低.对拉伸过程进行动态原位观察的结果表明,铁素体(软相)和贝氏体(硬相)的协调变形机制是屈强比降低的原因.

X70管线钢热变形奥氏体的静态再结晶行为

通过双道次压缩实验,在Gleeble1500热模拟试验机上研究了X70管线钢在不同变形工艺下奥氏体的软化行为,分析了不同变形温度、间隔时间、应变速率、变形量及初始奥氏体晶粒尺寸等参数对静态再结晶行为的影响规律,采用应力补偿法计算了不同变形条件下的静态再结晶百分率.根据实验数据,计算出X70管线钢静态再结晶激活能为435.3kJ.mol-1,建立了其静态再结晶动力学模型.

高温变形对X70管线钢组织与性能的影响

采用热模拟技术模拟了X70管线钢感应加热弯管的制造过程,研究了不同变形加热温度、应变量和变形后冷却速率对X70管线钢组织与性能的影响。结果表明:高温变形可使X70管线钢的强韧性获得提高;变形加热温度小于1 050℃时可使X70钢获得较好的韧性;变形后冷却速率的增加使X70钢的韧性增加。

阿拉斯加管道工程用抗大变形X80双相管线钢开发

介绍了为阿拉斯加管道工程项目所开发的高强管线钢板,具有抗大变形的性能特征,其中关键技术之一是双相组织控制。通过控轧控冷工艺获得(铁素体+贝氏体)组织的钢板:控轧后在入水冷却前进行空冷,使多边形铁素体率先在基体中析出,然后通过加强水冷强度使剩余的基体组织转变为贝氏体,从而控制钢板的强度达到X80级别。研究结果表明,开始冷却温度是关键工艺参数,对钢板性能具有决定性作用。当铁素体均匀分布时,试验钢表现出良好的综合性能。采用合适的水冷工艺,低温韧性、变形能力与强度的配合才能达到阿拉斯加项目对X80管线钢的要求。

冷变形对国产X70管线钢硫化氢应力腐蚀开裂的影响

采用慢应变速率法SSRT(SlowStrainRateTest)测试了在含H2S的介质中不同冷变形度条件下管线钢X70的硫化氢应力腐蚀开裂(SCCC)性能。结果表明,冷变形度是影响国产X70管线钢SSCC的重要因素之一。冷变形促进了材料局部微观缺陷内能的增加,这些缺陷所在的位置,往往是氢易被捕捉的地方,造成氢的聚集,微观变形将会促进裂纹的萌生和扩展。同时,随着冷变形度的增加,冷变形造成的位错等缺陷使强度进一步增大而韧性降低。最终氢与应力的交互作用导致X70管线钢抗SSCC性能下降。

加热温度对X70大变形管线钢热煨弯管组织的影响

采用热模拟方法,对两种不同的X70大变形管线钢进行热煨弯管工艺过程模拟,研究了不同加热温度对其组织的影响规律。结果表明,当加热温度为750～850℃时,组织发生不完全相变,硬度下降;当加热温度为1000～1050℃时,组织为粒状贝氏体和板条状贝氏体铁素体。两种钢的化学成分、轧制工艺和原始组织不同,导致加热后显微组织、晶粒尺寸和硬度的变化趋势不同,二次热加工性存在差异。合理选择母管并将加热温度控制在1000～1050℃时,采用X70大变形管线钢制作热煨弯管可获得具有良好强韧性的显微组织,但其塑形和抗大应变性能难以达到原始母材的水平。

X100抗大变形管线钢焊接热影响区的显微组织与冲击功

采用部分再结晶区加速冷却的方法获得了X100抗大变形管线钢,利用焊接热模拟技术制备了不同热影响区试样并研究了其冲击功和显微组织。结果表明:X100抗大变形管线钢具有较强的极限应变能力,其组织为粒状贝氏体和多边形铁素体;模拟热影响区试样的冲击功随热循环峰值温度的升高而下降,当峰值温度为1 300℃时,冲击功为247.9J,比母材的降低了17.3%,冲击断裂方式也从韧性断裂转为解理断裂;热循环峰值温度升高使热影响区组织发生再结晶,并且晶粒粗化,降低了其韧性。

深海X70管线钢热影响区组织及性能变化

为解决深海X70管线钢实际焊接中热影响区(HAZ)的软化问题,采用Gleeble-3800热模拟试验机对X70管线钢进行了不同热循环工艺下的热模拟研究,并利用光学显微镜、扫描电镜和硬度计等手段分析了不同峰值温度下热影响区的组织变化规律。结果表明,不同峰值温度下X70管线钢的组织主要由多边形铁素体、准多边形铁素体、粒状贝氏体、贝氏体铁素体和M-A组元组成;随峰值温度升高,硬度值呈先升高后降低再升高的趋势,在峰值温度1050℃时组织完全奥氏体化,组织主要由多边形铁素体和准多边形铁素体组成,硬度值为210 HV,低于母材硬度,同时细晶区出现了软化。

钛微合金化X70管线钢热变形方程的建立

在Gleeble热模拟实验机上进行了单道次压缩变形实验，研究了变形温度、变形速度和变形程度等对钛微合金化X70管线钢热变形行为的影响。实验变形温度为800-1100℃，变形速率为0．05～15／s，总变形量为75％。在实验变形条件下，所有试样均发生了动态再结晶。根据应力一应变数据，确定了钛微合金化X70管线钢的变形激活能Qdef，并建立了Z-Hollomen参数方程。