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。     

高钢级套管强韧性匹配研究

为了获得非常规油气资源开采所需的高强度、高韧性套管产品,以C-Mn 系中碳低合金热轧管坯为试验材料,通过930 ℃淬火+470～550 ℃系列温度回火热处理工艺研究了该套管管材的强韧性匹配规律。结果显示:随回火温度升高,管材强度呈下降趋势,冲击韧性先增后降。其原因在于随着回火温度升高,马氏体板条发生回复和再结晶,过饱和碳析出并形成弥散分布碳化物,导致管材强度降低且韧性升高;随着温度继续升高,碳化物发生偏聚和粗化,强化作用和晶界强度减弱,导致管材强度和韧性降低。研究表明,在930 ℃淬火/55 min+(510～530) ℃回火/110 min热处理工艺下,管材强韧性匹配最佳,屈服强度达到951 MPa以上,0 ℃下横向冲击功平均值达到98 J,完全满足Q/SY 07394标准对125 ksi 钢级高抗挤套管强韧性要求。     

N80膨胀管热处理工艺研究

对N80膨胀管坯在不同淬火、回火温度下通过光学显微镜,扫描电镜和力学性能试验研究了热处理工艺对N80膨胀管坯显微组织及力学性能的影响。结果表明:淬火、回火的温度及其保温时间的选择对材料的组织性能均有较大的影响。通过"淬火温度(略高于材料的Ac3转变点)+回火温度(略低于A1转变点)"热处理工艺可使得钢管在满足基本强度性能要求的同时,均匀延伸率还能稳定保持在9%以上的水平,实现良好的强塑性匹配。     

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。     

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。     

不同回火温度对X70管线钢管焊缝组织性能的影响

为了研究热煨弯管制作过程中回火温度对X70直缝埋弧焊管焊缝组织性能的影响规律,开展了热处理试验,并对试样进行了力学性能检测及金相分析,研究了不同回火温度对X70焊管焊缝热影响区韧性的影响。研究结果采表明,采用500~550℃回火处理时,弯管焊接接头冲击韧性和强度匹配最佳;采用570~600℃回火处理时,焊缝和热影响区冲击韧性迅速恶化,已不适宜用作油气输送管线用管。     

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。     

X80级钢管热弯及热处理工艺参数的确定

评价了热弯及热处理热循环对X80级钢管力学性能的影响,研究了热弯过程中最佳加热温度和冷却速率及最佳热处理参数。首先,对来自不同炉批的2根钢管进行了工业化热弯及热处理试验。然后,对钢管试样进行实验室热处理试验。试样分别加热到900～1000℃,并以不同速率冷却,500℃下保温1h进行回火热处理。试验结果表明,加热到900～1000℃热弯,水淬并回火（500℃,1h）可获得较高的屈服强度。然而,实验室条件下试验所达到的冷却速率在工业化生产中较难实现。对于回火热处理试验,当回火热处理温度为600～650℃时,可获得最佳的屈服强度。基于实验室试验结果,采用600～650℃的回火温度是感应加热弯曲工艺生产X80级弯管的最佳选择。     

热处理对X80管线钢组织性能的影响

通过对X80管线钢淬火与高温回火的热处理试验研究,分析了淬火温度及回火温度对X80管线钢组织与性能的影响。试验结果表明,X80管线钢在930℃时已经能够完全奥氏体化,并获得板条状马氏体组织,且X80管线钢回火稳定性较高,力学性能相对稳定,并且随回火温度变化呈现出一定的规律性,在650℃回火时,其强度和塑性变化较为明显。     

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。     

淬火温度对30CrNi2MoV钢力学和耐蚀性能的影响

为了探索调质处理中淬火温度对新型压裂泵阀箱材料用钢30CrNi2MoV力学性能和耐蚀性能的影响,研究了3种热处理工艺:(1)相变点以下780℃淬火+620℃回火;(2)相变点附近830℃淬火+620℃回火;(3)相变点以上880℃淬火+620℃回火。并将3种工艺处理后的锻件与原始锻件性能进行对比。研究结果表明:原始锻件力学性能和耐腐蚀性能最差,经过热处理后其综合性能都得到较大幅度的提升;随淬火温度的增加,试样的强度和硬度随淬火温度的增加而增加,塑性降低;热处理后试样拉伸断裂属于韧性断裂;冲击性能在830℃淬火+620℃回火时达到最大,淬火温度为830℃时材料耐腐蚀性能最好。综合考虑力学性能和耐蚀性能,建议压裂泵阀箱用钢30CrNi2MoV在830℃左右进行淬火。     

大变形管线钢管应变时效硬化研究

高强度管线钢管（X80级及以上钢级）加热并保温一段时间后,钢管力学性能将发生变化（应变时效）,通常屈服强度、屈强比升高,屈服点延伸,应力－应变曲线形状改变等,这些性能变化对于钢管应变能力会产生不利的影响。通过对日本JFE公司提供的X80级、Φ1219mm×22mm抗大应变钢管实物的试验检测、研究,分析了对性能有影响的加热温度和保温时间以及应变时效对材料性能的影响规律,为西气东输二线管道工程应用此类钢管提供了依据。     

催化烟气能量回收系统设备选材探讨

文章结合催化裂化装置700℃烟气环境，针对AISI300系列耐热不锈钢进行了高温蠕变性能和高温析出相影响分析，考察了应用AISI347材料的可行性，并在此基础上，通过试验研究了700℃高温环境、不同保温时间情况下347管材母材和焊缝区的力学性能和金相组织变化。试验结果显示：高温环境下，347母材塑性性能、冲击韧性优于焊缝区；母材和焊缝区在700℃长期加热会有σ相和碳化物析出，析出相主要集中在晶界，随着加热时间的增加，材料强度逐渐增加，塑性、韧性下降，但是材料性能劣化趋势比较平缓。上述研究表明，AISI347不锈钢是催化裂化装置700℃烟气环境下的理想用材。     

弯管加工和钢管的弯后热处理（续1）

采用国产管材进行冷弯或热弯加工后的热外理工艺见表6。热弯后对P－No．3、4、5、6、和10A所有厚度的材料均要求进行热处理。①消除应力热处理温度升降的速率及最短保温时间见JB／T4709－92，保温温度不应超过钢材加热的下临界温度Ac1；②Ac1、Ac3的数值在有关手册中可以查到，国外钢材的细值可参见（1〕；③冷弯后消除应力热处理的温度参见[13]；④含矾低合金钢在600～620℃回火后，塑性、韧性下降，在550～560℃回火为适宜温度参见[16]；⑤见GB5310－85高压锅炉用无缝钢管；⑥1Cr9Mol钢管当壁厚小于10mm时，可进行冷弯及类似加工，…     

国产55钢级SEW膨胀管实物试验研究

为了评估国产55钢级SEW膨胀管的综合力学性能,采用液压式膨胀方法对国产55钢级SEW膨胀管(牌号为BX55)进行了实物膨胀试验,并对膨胀后钢管的尺寸、力学性能、抗内压至失效、抗外压挤毁性能进行了研究。结果显示,BX55液压膨胀11.5%的启动压力为24 MPa,行进压力为22~25 MPa,膨胀过程的压力平稳;膨胀后管材的屈服强度为499 MPa,抗拉强度为562MPa,伸长率29%,母材横向和焊缝中心半尺寸试样0℃夏比冲击功分别为66 J和48 J,抗内压至失效压力超出API SPEC 5CT要求值87%,抗外压挤毁强度高于API RP 5C3标准要求值9%。试验结果表明,国产55钢级SEW膨胀管的综合力学性能优良。     

BSG-P110TT石油套管的研制

为提高石油套管的抗挤毁性能,以TG26T钢为材料,设计了P110钢级石油套管钢种的化学成分,通过对TG26T钢的相变点温度、淬透性、回火温度及时间的研究,制定了P110钢级Φ139.7 mm×10.54 mm高抗挤石油套管的热处理工艺,并进行了现场应用。试验结果表明,在淬火温度为900℃、保温40 min,回火温度600℃、保温60 min,空冷的条件下,开发的P110钢级BSG-P110TT石油套管各项力学性能、抗外压挤毁性能均满足API SPEC 5CT标准的要求,通过油田现场应用,符合施工及作业要求。     

回火温度和有效厚度对CF-62钢力学性能影响

为改善ＣＦ－６２ 钢的综合力学性能和低温冲击性能,研究了预先热处理类型、调质时的回火温度和有效厚度对ＣＦ－６２ 钢最终热处理后性能的影响,结果表明６５０ ℃回火后可获得最佳性能组合,试块有效厚度对－ ４０ ℃低温冲击性能有明显影响     

冷却速率对SEW管坯焊缝性能的影响研究

为了研究不同冷却速率对SEW管坯焊缝性能的影响规律,对两种成分钢管管坯在热张减后不同冷却速率下的管材力学性能和显微组织,及管坯焊缝组织的优化情况进行了试验分析。试验结果表明,对HFW管坯进行热张力减径后经过12~18℃/s速率进行冷却处理,管材延伸率会降低7%,但屈服强度和拉伸强度提升约30%和12%,可实现管材良好的强度和塑性配比。热张力减径后增加管坯冷却速率,可细化焊缝及热影响区晶粒尺寸,有效均匀化焊缝区域和母材的组织。     

正火X60N管线钢的生产实践

为了满足正火X60N管线钢的韧性要求,对管线钢成分进行了设计,选择适当的轧制及热处理工艺,对处理后的钢板进行性能、组织分析。分析结果表明,通过正火后回火的工艺处理,钢板组织转变为铁素体+细小第二相沉淀+退化珠光体类型,钢板屈服强度提升,抗拉强度降低,韧性提升,批量生产的钢板屈服强度均值为431 MPa,抗拉强度为536 MPa,－20 ℃冲击功≥186 J,10 ℃ DWTT剪切面积≥95%;采用低C高Mn + Nb、V微合金化的成分设计,配合轧制+正火（+回火）的热处理工艺,生产出7.6~16 mm规格以热处理状态交货的X60N管线钢,其综合力学性能优异,满足客户订货技术要求。批量生产的钢板经JCOE制管后综合性能优良,满足钢管项目使用要求。     

超高强钛合金油井管固溶时效工艺探索

为了探索开发高强度钛合金油井管产品的可行性,开展了不同时效温度、时间的固溶时效热处理工艺试验,利用拉伸试验机、金相显微镜等对材料强韧性、塑性、显微组织变化情况进行检测分析,采用扫描电镜分析了-10 ℃下冲击断口微观形貌,研究了超高强状态下钛合金微观韧化机制。试验结果显示,经910 ℃固溶1 h后水冷,再540 ℃时效处理4 h后空冷,可使试验钛合金材料屈服强度大于1 100 MPa,拉伸强度高达1 360 MPa,延伸率最高14.5%,冲击功达到18~20 J,且可获得较好的强度、塑性和韧性的配合。研究表明,时效温度和时间对钛合金的强度和塑性影响明显,对韧性影响较小,其原因在于强度变化主要受钛合金β相基体上析出针状等次生α相的强化作用的影响,塑性降低则因初生α相球化或粗化及次生α相含量升高影响,韧性变化则源自微观韧化机制上的差异,即二次裂纹易于在次生α相形成,有韧窝的撕裂棱易于在局部粗化的初生α相形成。