1Cr5Mo合金无缝钢管的热处理工艺研究

为满足石油炼化装置对石油裂化无缝钢管的性能要求,开发了1Cr5Mo合金无缝钢管。以正火和回火温度、正火和回火保温时间为参数,采用优化试验方法,获得该钢管优化的热处理工艺为:正火温度920～960℃、正火保温时间60min;回火温度720～780℃、回火保温时间60min。按上述优化工艺获得钢管的最佳力学性能为:抗拉极限615MPa、屈服强度505MPa、伸长率23%、冲击功280J、硬度≤180HB;组织晶粒度为8.5级,各项性能均满足标准和用户的使用要求。     

调质工艺对低碳微合金钢管组织及性能的影响

为提高管材的强度、韧性和抗疲劳性能,针对给定成分的低碳微合金钢管开展不同调质热处理工艺下管材组织性能试验研究。结果显示：不同淬火保温时间、回火温度、回火保温时间对钢管组织及力学性能均有影响,而回火温度和回火保温时间的影响更为明显,回火温度升高,回火保温时间延长,材料的强度下降,塑性、韧性随之上升;实验室调质试验,样管加热至930℃、保温4 min、水冷,600℃回火、保温6 min,调质后样管屈服强度为940 MPa,抗拉强度为1 055 MPa,断后伸长率为18.4%,达到130 ksi钢管拉伸性能的标准要求,且具有良好的塑性及抗弯曲疲劳性能,整体力学性能显著提升。     

热处理工艺对HFW焊缝显微组织和力学性能的影响

通过Gleeble热模拟设备来完成焊后正火和淬火+回火热处理,此工艺可用于提高细晶粒高频焊接钢管焊缝的韧性,并和广泛应用于管道敷设的X65钢级进行了比较.通过光学显微镜和透射电镜,对其微观结构演化进行了研究,采用维氏硬度和夏比V形缺口冲击韧性试验,评估其力学性能.正火热处理的力学性能满足API规范,而淬火+回火热处理工艺取决于X65钢和细晶粒钢的回火温度,因此,正火热处理工艺对于两种钢管更有效.     

低Mn高Nb耐酸管线钢热处理工艺研究

对高Nb管线钢在500～680 ℃回火工艺处理后的性能与组织进行了研究。试验结果表明,与轧态相比,600 ℃回火后,材料力学性能达到最优值,其屈服强度提高105～130 MPa,抗拉强度提高50～70 MPa;韧性、伸长率变化较小;回火前后的组织类型保持不变,仍以针状铁素体为主;随回火温度的升高,铁素体板条逐渐合并,M/A组元和碳化物明显分解,出现准多边形铁素体;600 ℃回火后,析出物钉扎位错的现象比较明显;细小析出物的增加是强度增加、塑性改善的主要原因。     

宝钢中等壁厚低屈强比X70M管线钢板的研发

为了获得力学性能优良、经济型的中等壁厚X70M管线钢板,采用C-Mn-Cr-Nb-Ti成分设计,利用低温区精轧+DQ工艺生产了中等壁厚X70M管线钢板,并与传统工艺进行了性能对比。结果显示,新工艺生产的管线钢板拉伸曲线呈现类圆弧顶圆滑过渡形态,钢板抗拉强度较高,屈服强度适中,屈强比控制在较低水平。结果说明,开发的新工艺平衡了析出强化与固溶强化分别对屈服强度与抗拉强度的正贡献关系,提升了钢板抗拉强度,扩大了屈服强度与抗拉强度的差值,解决了中等壁厚X70M管线钢板屈强比偏高的难题。     

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。     

X65MS钢级Φ914 mm×19.8 mm耐蚀管线管的开发与生产

为了满足高要求耐蚀管线管的需求,通过优化炼钢工艺,改善钢中夹杂物和中心偏析,合理设定厚板工艺得到均匀的针状铁素体组织,并优化UOE成型和扩径工艺,成功开发并生产了X65MS钢级Φ914 mm×19.8 mm管线管,并对研制的管线钢管进行了理化性能试验及抗HIC和SSC性能试验。试验结果显示,82 ℃时的屈服强度和抗拉强度较常温分别下降25 MPa和32 MPa,屈强比低于0.90;焊缝、熔合线冲击功＞200 J,-20 ℃管体 SA均值为99%;附加UT定位试样缺陷后测得裂纹指标满足CLR≤10%;抗HIC、SSC、SOHIC试验均合格。试验结果表明,通过良好的成分和轧制工艺设计可获得高要求X65MS耐腐蚀管线管。     

基于应变设计的X80HD管线钢生产技术研究

为了研究X80HD管线钢的抗大变形能力,分析了轧制工艺对基于应变设计的X80HD管线钢组织性能的影响,并研究了制管工艺过程对管线钢的力学性能的影响规律。结果表明,铁素体/贝氏体双相组织的管线钢,随着始冷温度降低,先共析铁素体和析出物数量增加;随着终冷温度的降低,贝氏体的数量增加,相变强化作用增强,管线钢的抗拉强度提高更为明显;在制管过程中,钢管的屈服强度增加明显,且随着扩径率的增大,钢管屈服强度呈比例增大,但抗拉强度变化不大;当始冷温度约700 ℃和终冷温度低于450 ℃时,钢中的先共析铁素体和贝氏体双相组织组成控制合适,该管线钢具有优良的变形能力,能较好地满足大应变管线钢的性能要求。     

X70级HFW焊管在线中频感应热处理工艺研究

为了探究X70级HFW焊管在线中频感应热处理工艺,通过采用不同的焊后在线正火热处理工艺方案进行了试验研究,比对了X70级HFW焊管热处理后组织与性能的变化情况。试验结果显示,中频感应加热正火温度和加热保温时间对焊接区的金相组织和性能有显著影响;910℃保温17 s、950℃不保温正火后,焊接区有硬质相组织,焊缝抗拉强度高,但塑性韧性低;980℃正火后,金相组织粗大,焊缝抗拉强度降低;950℃保温17 s正火后,金相组织为均匀细小的F+P,焊缝塑性韧性提高。试验结果表明,采用950℃正火,在此温度下适当的延长正火保温时间,能够获得良好的金相组织和综合力学性能。     

X80钢专用高强度高韧性焊丝研制

西气东输二线工程采用X80级钢材,屈服强度在550MPa以上。为了实现钢管埋弧焊缝的高强度高韧性匹配,研究开发了X80钢专用H80焊丝,该焊丝匹配BG—SJ101 H1焊剂,熔敷金属屈服强度625MPa,抗拉强度660MPa,-40℃冲击功102J,具有较好的强韧性;在X80级厚壁管线钢焊接速度为1．7m／min时,焊接接头的抗拉强度达670MPa以上,-20℃冲击功平均值178J;焊缝的弯曲、硬度等试验结果均达到API SPEC 5L及西气东输二线X80级钢管标准要求。     

超高强度X100管线钢埋弧焊焊丝研制

以Mn-Ni-Mo-Ti-B为主要合金系,研制出了一种能够适用于X100超高强度管线钢埋弧焊焊丝。该焊丝与相应的BG-SJ101H2焊剂匹配,依据GB/T 12470—2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》要求,经熔敷金属试验检测,屈服强度685 MPa,抗拉强度780 MPa,-40℃冲击功均在27 J以上;通过X100钢管埋弧焊接后,焊缝外观形貌和工艺性能良好,力学性能优良,抗拉强度在780 MPa以上,-10℃冲击功为100 J,实现了焊缝高强度和高韧性的良好匹配,能够满足X100埋弧钢管性能要求。     

X90钢级大直径螺旋埋弧焊管的研制

为了响应管道建设向高强度、高压力的发展趋势,采用低C、高Mn和Mo-Cr-Ni-Cu-Nb-Ti合金设计体系和控轧控冷技术,开发出以粒状贝氏体为主,辅之少量板条状贝氏体铁素体的X90管线钢。通过对低应力成型技术及焊接技术等制管工艺的研究,成功开发出X90钢级Φ1 219 mm×16.3 mm超高强度螺旋埋弧焊管。按照标准对该产品进行了组批性能检测,结果显示,钢管管体横向屈服强度625~740 MPa,抗拉强度715~835 MPa,焊缝抗拉强度770~825 MPa;焊接接头最大硬度小于270HV10;-10 ℃下管体横向平均冲击功大于340 J,热影响区平均冲击功大于197 J,焊缝平均冲击功大于133 J;0 ℃下管体横向DWTT剪切面积均为100%。结果表明,开发的钢管具有优异的强度、塑性及韧性匹配,焊接性能良好。     

X80钢管双连管埋弧环焊用烧结焊剂研制

为了提高X80管线钢管双连管焊缝韧性和焊接工艺性,针对X80管线钢管双连管埋弧环焊工艺,对埋弧焊焊剂进行了优化。以CaF2-MgO-Al2O3-CaO-SiO2渣系为基础,加入稀土硅铁及镍合金等,研制出了一种适合于X80双连管埋弧环焊用烧结焊剂,并按照CDP-G-OGP-OP-081.01—2019-2《油气管道工程焊接技术规定 第1部分》标准进行了X80钢级双连管环焊试焊及焊缝性能检测。结果表明:采用所研制的焊剂配合相应焊丝焊接所得的环焊缝各项性能均能满足管道线路焊接标准要求,且环焊缝具备了良好的强韧性及断裂韧性,焊缝抗拉强度达到690 MPa以上,-10 ℃下焊缝冲击韧性达150 J以上,-10 ℃下焊缝CTOD值超过0.254 mm。     

热处理工艺对P91小直径钢管组织和性能的影响

为了解决P91小直径钢管局部回火后硬度偏低的问题,采用某电厂在役的P91过热器管道,通过正火+回火热处理工艺及硬度对比试验,得到了P91钢不同回火温度后的硬度值;进而对硬度为160HB和180HB的P91钢进行了力学性能试验。结果显示,P91钢出现硬度降低的原因是回火温度过高所致;采用正火1 040℃、恒温1～2 min/mm后快速冷却,再通过740～760℃、恒温60 min的回火热处理,各种性能完全满足相关要求。工艺试验及现场检验表明,对于P91小直径管,当不满足换管条件时,可通过正火+回火热处理使管材性能满足要求。     

中俄东线－45 ℃低温环境油气管道工程用X80钢级Φ1 422 mm×33.8 mm感应加热弯管研发

为了解决低温环境下弯管脆断的问题,满足我国长输油气管道低温站场用钢管的需求,针对油气输送用X80钢级直缝埋弧焊管焊接接头在回火热处理后,焊缝金属夏比冲击韧性存在明显回火变脆的现象,对多丝单道焊和单丝多道焊的直缝埋弧焊管焊接接头进行了焊后箱式炉热模拟研究,并选用整体热煨制方式,试制了感应加热弯管,进行了理化性能评价。结果显示,焊缝中细小的针状铁素体板条随回火温度升高而合并粗化,是导致焊缝低温韧性显著降低的原因;采用淬火+回火热处理方法,可有效抑制焊缝夏比冲击韧性随回火加热温度的递增而恶化的趋势;X80钢级Φ1 422 mm×33.8 mm单丝多道焊感应加热弯管母管经淬火+回火热处理后,完全满足－45 ℃低温条件下中俄东线低温管道工程设计要求。