高钢级管线钢自保护药芯焊丝环焊接头韧性影响因素研究

针对高钢级管道自保护药芯焊丝半自动焊接环焊缝韧性离散性较大的问题,结合国内某X80天然气长输管道项目自保护药芯焊丝环焊接头实际分析结果,运用扫描电镜、透射电镜、气体元素分析、化学萃取相分析以及夏比冲击韧性测试等检测手段,对焊缝韧性影响因素进行了综合分析。结果显示,焊缝中夹杂物的平均颗粒尺寸为0.4 μm,在解理面或准解理面的起裂位置均未发现夹杂物;自保护药芯焊丝环焊缝中存在一定数量的间隙固溶氮;自保护药芯焊丝中大量Al的加入促进了室温下大量M/A组元的生成。研究表明,夹杂物并不是导致环焊缝韧性离散分布的主要原因,而焊缝中存在的间隙固溶氮和大量M/A组元是导致自保护药芯焊丝环焊缝韧性离散分布的主要原因。     

X80自保护药芯焊丝半自动焊焊缝夹杂物特征分析

为了详细研究高钢级管线钢自保护药芯焊丝半自动焊焊缝韧性波动的原因,选取了工业生产的3种X80自保护药芯焊丝和5种壁厚18.4 mm的X80钢板,通过正交组合后进行焊接评定试验,并采用光学金相、扫描电镜等手段对15种焊缝中的夹杂物进行了详细的定性和定量分析,结果显示:X80自保护药芯焊丝半自动焊缝内自根部向上夹杂物数量和尺寸逐渐减少;夹杂物颗粒细小,平均颗粒尺寸在0.4μm左右,最大颗粒尺寸控制在2.0μm以下;夹杂物类型主要是以A12O3为主的球形复合氧化物,没有观测到多边形AlN尤其是大颗粒夹杂物的存在。研究结果表明,X80自保护环焊缝夹杂物控制水平较理想,夹杂物并不会对冲击韧性造成不利影响。     

终冷温度对X90管线钢组织和性能的影响

利用力学性能测试和材料显微分析等试验技术,研究了终冷温度对X90管线钢组织与性能的影响规律。研究表明,通过在线热处理工艺,X90管线钢可获得贝氏体+马氏体/奥氏体(B+M/A)双相组织。随着终冷温度的上升,试验钢的贝氏体含量降低,马氏体/奥氏体含量增加,导致材料屈服强度下降,塑性升高。当终冷温度为350 ℃时,试验钢的强韧性较高,组织以贝氏体为主。B+M/A双相组织使得试验钢的屈强比为0.90,均匀伸长率为19.5%,形变强化指数为0.11,满足大变形管线钢的使用要求。     

X80级管线钢埋弧焊焊缝韧性波动研究

研究分析了西气东输二线用X80级钢18.4mm厚热轧卷板的成分和组织特点。TEM分析表明,18.4mm厚X80级热轧卷板在板厚1/4和1/2处,晶界均比较纯净,组织以针状铁素体为主。针对这种高钢级厚板管线钢埋弧焊接条件下出现的焊缝韧性波动,采用SEM、能谱分析等对焊缝微观组织、冲击断口形貌、成分偏析、焊缝夹杂物、焊丝纯净度等进行了分析。研究结果表明,焊缝原始奥氏体晶粒大小对韧性有显著影响,晶界AlN、硫化物析出是形成焊缝光滑脆性断口的主要原因,焊缝中高熔点氧化物夹杂也会引起冲击值下降。     

去应力退火对X100M管线管组织性能的影响

为了研究610 ℃去应力退火热处理对X100M管线管组织性能的影响,对退火前后X100M管线管分别取样,进行了母材显微组织观察、室温拉伸性能及低温韧性试验,并分析了退火前后低温冲击典型断口的形貌特征。结果表明,退火热处理后X100M管线管母材显微组织中尺寸细小的贝氏体铁素体含量减少,粗大的准多边形铁素体含量增多;X100M管线管的横向和纵向抗拉强度下降约60~70 MPa,延伸率提高2%~3%;退火后低温韧性有所降低,CVN冲击和DWTT断口均出现分离现象。     

组织特征对高强管线钢焊缝及热影响区韧性的影响

为了研究组织特征对高强管线钢管焊缝及热影响区韧性的影响,降低管线建设成本,保证服役管道的安全性和可靠性,以X80管线钢为例,分析了奥氏体晶粒尺寸、第二项粒子、HAZ粗晶区第二相组织等对管线钢管焊缝及HAZ韧性的影响。分析结果表明,适当控制t8/5和tH,保证第二相粒子的数量、均匀分布及HAZ粗晶区贝氏体的均匀化和精细化,避免岛链状大尺寸尖角型M-A组元的产生是提高焊缝及热影响区韧性的有效方法。另外,在焊材的设计和制备上做好多元合金和微合金含量的精细配比和冶炼,防止合金元素偏聚,形成大尺寸夹杂和异类相影响焊缝塑韧性。     

X90和X100管线钢管HAZ夏比冲击韧性研究

对X90和X100管线钢管进行了夏比冲击试验,发现焊缝HAZ韧性有所降低,通过金相组织观察,发现热影响区出现不同程度的板条马氏体组织,经过硬度试验,认为脆硬的板条马氏体的出现降低了焊缝HAZ的韧性指标,是夏比冲击性能不合格的主要原因。将试样在不同温度下进行回火热处理后焊缝HAZ的韧性性能均有明显提高,说明通过热处理能有效地降低甚至消除淬硬组织对焊缝热影响区冲击韧性的影响。     

17管干式除尘器焊缝裂纹失效分析

通过磁粉无损检测、化学分析、力学性能测试、金相分析、电镜扫描分析等对17管干式除尘器焊缝裂纹产生的原因进行了分析。结果表明,纵焊缝焊接工艺规程控制不严格,Mn含量高于标准要求,导致焊缝韧性较差,是导致焊产生缝裂纹失效的主要原因。通过分析发现裂纹均起源于焊趾应力集中处,纵焊缝外表面裂纹沿焊缝表面垂直方向扩展,内表面裂纹沿夹杂物方向扩展。     

X120管线钢焊接试验及分析

采用焊接热模拟方法研究了线能量对X120管线钢HAZ韧性的影响,并通过3种不同成分焊丝与焊剂的匹配试验,确定了X120管线钢的最佳焊材匹配方案。以确定的工艺参数对JCO成型的X120管线钢进行了焊接实践,并对焊后钢管的性能进行了分析。研究表明,当线能量为35kJ·cm-1时,X120管线钢HAZ具有最高的韧性值;目前现有的焊接材料较难实现X120管线钢的过匹配焊接,应重点开发X120管线钢专用焊材;与普通管线钢具有较佳的弯曲变形能力不同,X120钢管在8倍壁厚的弯轴直径下弯曲出现裂纹,这主要是因为X120钢管焊缝CGHAZ晶粒长大明显,组织中M/A数量多,呈长条状分布,导致了X120钢管焊缝CGHAZ的脆化。     

Cr对高强钢焊条焊缝组织和性能的影响

基于Ni-Cr-Mo-V合金体系,研究了Cr对800 MPa高强钢焊条焊缝组织和性能的影响。研究结果表明,当w(Cr)1.2%时,随着Cr含量的增加,焊缝金属强度和韧性逐渐升高;当w(Cr)1.2%时,随着Cr含量的增加,焊缝金属强度逐渐升高,而韧性逐渐降低。焊缝熔敷金属中w(Cr)=1.2%时,可以使焊缝金属获得大量细小、均匀的粒状M/A组织,从而提高了焊缝的强度和韧性。     

高钢级管线钢的组织和力学性能

应用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM,含EBSP)、透射电镜(TEM)研究了日本新日铁公司(NSC)X70,X80和X100级管线钢的显微组织.结果表明:X70级为针状铁素体,X80级为多边形铁素体、针状铁素体和贝氏体双相组织,X100级为粒状贝氏体和上贝氏体组织,均有细小均匀的晶粒和晶畴组织,通过适当的合金化和控轧控冷(TMCP)可以获得优良的强度和低温韧性的配合.     

X70、X80钢级感应加热弯管

21世纪伊始,国内外石油天然气管道建设进入大发展时期。随着西气东输工程的实施、我国城市天然气管网以及多条成品油管道相继大规模筹建,对感应加热弯管的数量和质量要求大幅度提升。     

包申格效应对X 65、 X70、 X80钢级螺旋埋弧焊管强度的影响

为了探寻螺旋埋弧焊管生产过程中产生的包申格效应对焊管强度的影响规律,分析了包申格效应产生的原因,并以X65、X70和X80钢卷板及其钢管为研究对象,分别在卷板和钢管上取样进行拉伸试验。试验和分析结果表明:钢管成型和试样加工过程中,钢板外层和内层的金属会向相反的方向发生两次塑性变形,这是螺旋焊管产生包申格效应的主要原因;不同取样形式与加工方法,包申格效应的表现也略有不同;受包申格效应影响,X65和X70钢管的屈强比较卷板有所下降,但X80钢管部分壁厚中反而有升高的趋势。包申格效应对不同材质、不同径厚比螺旋埋弧焊管拉伸性能的影响不同,制管厂在制定卷板技术条件时应充分考虑包申格效应的影响。     

X80～X120高钢级管线钢的最新进展

介绍了高强度管线钢的制造技术概况,分析和讨论了X80,X100和X120级钢板、钢管的显微组织和力学性能;通过UOE模拟装置,对从钢板到钢管成型后力学性能的变化进行了评价,所测试的X80钢板和钢管具有优异的落锤撕裂试验(DWTT)性能;对X80管线管的变形能力进行了评价,其屈曲能力符合DNV和API规范;研制的X100钢可以制成具有适当性能的UOE钢管;进行了X120管线钢的研制,其拉伸性能完全符合目前研究所要求的性能指标。     

X100/X120管线钢的研发和生产

详细介绍了采用高强度管线钢进行天然气传输的经济效益以及高强度管线钢的研究现状,从高强度大直径管线钢的试验和生产实际出发,对材料性能及部分服役行为进行了描述。     

水平井技术在小33、小35块火山岩油藏中的应用

针对小33、小35块火山岩油藏储层特征、开发现状及影响油井产量的主要因素,对小33、小35块火山岩油藏构造、储层、流体性质、油藏类型等油藏地质特征进行了精细研究,依据油藏研究成果,通过优化井位,部署了1口跨断块的分支水平井,现场实施获得成功,为水平井技术在火山岩油藏中的应用提供了实践经验。     

X100和X80管线钢组织与冲击性能分析

通过对X100和X80管线钢横截面试样进行OM,SEM,TEM和EBSD观察,研究了X100和X80管线钢的显微组织和冲击韧性,并采用EBSD技术获得材料的有效晶粒尺寸和晶界取向角,得出有效晶粒尺寸和大角度晶界比例是影响管线钢冲击韧性的重要因素。对冲击断口中出现的分层裂纹进行了研究,得出BF带、M/A带和原奥氏体晶界破裂促使管线钢产生分层裂纹。     

特厚规格X70和X80级热轧卷板的开发与应用

介绍了鞍钢股份有限公司采用低碳高铌针状铁素体组织设计、在中等厚度连铸坯连铸连轧生产线上研制开发特厚规格X70和X80级管线钢热轧卷板的情况。对热轧卷板组织和力学性能试验分析表明,组织为针状铁素体混合组织,晶粒细小均匀,夹杂少,带状组织轻微,析出物均匀弥散,有高强度和良好的低温韧性。已应用于川气东送和西气东输二线等国家重点工程。     

X100UOE于线管

介绍日本福田ＵＯＥ制管厂对Ｘ１００ＵＯＥ干线管的开发，其中包括板材的轧制、焊接材料的研制、焊缝热影响区的软化、现场可焊性等。