X80管线钢抗HIC性能研究

通过金相分析、扫描电镜和硬度分析,研究了X80管线钢试样的抗HIC性能。结果表明:X80管线钢中裂纹不是由夹杂物引起的,而是由Mn、P偏析生成了对HIC特别敏感的硬显微带组织;HIC裂纹在准多边形铁素体形核,向外扩展,终止于板条状铁素体。准多边形铁素体的抗HIC性能劣于板条状铁素体,板条状铁素体对裂纹的扩展有明显的阻止作用。     

偏析对X65管线钢抗氢致裂纹性能的影响

通过LIBS-OPA-100原位分析仪、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法,从显微组织、硬度、偏析元素3方面研究了X65管线钢中心偏析带马奥岛(M/A)组元对氢致裂纹性能的影响,偏析与硬度以及偏析与氢致裂纹(HIC)之间的关系。结果表明:X65管线钢中C、Mn、S、Si元素在中心偏析后形成硬度较高的带状组织是导致抗HIC性能不合格的主要原因;显著的中心偏析马奥岛、铁素体带状组织和大尺寸的相颗粒析出不利于抗HIC性能;带状的马奥岛组织是氢原子的聚集场所,是导致氢致裂纹萌生与扩展的源头。     

热轧工艺对X65管线钢的组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验等方法研究了X65管线钢的显微组织、力学性能及冲击韧性,对粗轧后的高温奥氏体晶粒进行了分析.结果表明,X65管线钢板组织比较细小、均匀,铁素体晶粒呈不规则的多边形或针状,约为6 μm;经5道次粗轧后的高温奥氏体晶粒呈多边形,晶粒度平均为8.5级;成品板的铁素体晶粒内部或晶界处有析出相粒子;由于晶粒组织细小且钢中有害元素、夹杂物的含量低,故板的强度和韧性高.     

X100管线钢焊接接头抗HIC性能研究

利用OM和SEM研究了X100管线钢焊接接头的微观组织,并利用EDS分析接头中的非金属夹杂物种类及成分。结果表明,实验用X100管线钢焊接接头由针状铁素体、粒状贝氏体和M/A岛组成;焊缝金属中含有MnS,Si的氧化物和Al的氧化物及Al-Mg-O和Ca-Al-O-S系夹杂物。焊接接头氢致开裂敏感性较高,焊缝金属中的非金属夹杂物及硬脆M/A组元与基体之间的界面和应力导致氢致裂纹的萌生,并沿粗大的贝氏体晶粒扩展。     

显微组织对X65～X70管线钢抗H2S性能的影响

通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等方法,研究了X65～X70级别管线钢在饱和H2S溶液中的氢致开裂行为,及不同显微组织、位错与析出对氢致开裂（HIC）的作用.结果表明：组织均匀的珠光体/铁素体型X65管线钢和铁素体/针状铁素体型X70管线钢均具有良好的抗H2S腐蚀性能;带状组织是裂纹萌生和扩展的主要途径;合金元素的弥散析出作用可以提高管线钢的抗硫化氢腐蚀性能.     

X65高强高韧性管线钢的试制

介绍了唐钢高强高韧性X65管线钢的试制情况。采用光学显微镜和拉伸试验等方法研究了X65管线钢的显微组织、力学性能及冲击韧性。结果表明,试制X65管线钢组织细小、均匀,铁素体为不规则多边形铁素体,晶粒度平均为12.5级。其由于晶粒细小且夹杂物含量低,所以X65管线钢的强度和韧性好,能满足用户的使用要求。     

X80级管线钢的抗氢致裂纹性能

采用光学显微镜（OM）、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)等设备,运用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）光谱分析技术和电子探针X射线显微分析技术,研究了3种不同合金体系X80级管线钢的抗氢致裂纹性能及氢致开裂的原因。结果表明,新开发的两种低碳低锰微合金成分管线钢均满足X80级别钢的强度要求,其中加入较低锰的微合金体系试验钢经腐蚀溶液浸泡后没有裂纹出现,抗HIC性能较好。氢致裂纹主要沿着多边形铁素体边界扩展,针状铁素体具有一定的止裂作用。C、S、Mn、Si、Al等元素偏析造成的氧化物夹杂、富碳相及大块的MA岛不利于抗HIC性能。     

X80级管线钢抗氢致开裂性能研究

采用NACE standard TM 0284-2003氢致开裂标准实验方法,研究了鞍钢生产的X80级管线钢分别在两种溶液中的抗氢致开裂性能.研究结果表明:该管线钢在两种溶液中均具有较好的抗氧致开裂性能,试样内部没有发现裂纹:试样表面的微裂纹主要在点蚀坑处形核并沿多边形铁素体扩展,扩展模式多为穿品型,并终止于针状铁素体.     

抗酸管线钢埋弧焊焊丝的开发研究

以Mn-Ni-Ti-B为主要合金系,采用低C、低Mn及超低S、P控制,研制出了一种能够适用于X65MS钢级及以下抗酸管用埋弧焊焊丝。该焊丝与相应的BG-SJ101G焊剂匹配,依据GB/T 12470-2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》要求进行熔敷金属试验检测,结果表明:屈服强度为465 MPa,抗拉强度为541 MPa,-20℃冲击功均在27 J以上;采用X65MS卷板结合抗酸焊丝进行螺旋埋弧焊管现场试制,结果显示:焊接工艺性能良好,焊接接头形貌优良,焊接接头抗拉强度556 MPa,实体管焊缝0℃冲击功为178 J,焊接接头所有硬度均小于250 HV10。经过HIC测试,焊接接头CSR、CLR、CTR均为零,经过SSCC测试,在72%、90%SMYS载荷下,焊接接头均未出现断裂,焊接接头表现出良好的力学性能和抗酸性,采用新开发的抗酸焊丝完全满足X65MS抗酸埋弧焊管性能要求。     

低温抗酸耐高压X65MS埋弧焊管组织性能研究

从成分设计、制造及焊接工艺等方面入手,开发了一种低温抗酸耐高压X65MS钢级埋弧焊管。检测了该埋弧焊管的力学性能和抗腐蚀能力。结果表明,该埋弧焊管的母材和焊缝均具有良好的力学性能,在抗氢致开裂及抗硫化物应力腐蚀开裂等试验中未出现任何裂纹,且-29℃低温冲击功远高于客户要求,满足API标准要求。     

带状组织对管线钢抗氢诱发开裂(HIC)性能的影响

应用NACE TM0284-96试验方法研究了5种X60管线钢的HIC性能。研究结果表明：珠光体含量对氢诱发裂纹的影响不大,如果不形成珠光体带状组织,即使Mn含量较高仍具有良好的抗HIC性能。因此控制带状组织的形成、获得热力学平衡且稳定的细晶粒组织是提高抗HIC性能的有效措施。     

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。     

X100管线钢焊接冷裂纹敏感性

采用E10018焊条进行了斜Y形坡口焊接裂纹试验,结合数值模拟方法对X100管线钢焊接冷裂纹敏感性进行了研究,分析了预热温度对热影响区显微组织、接头硬度分布、应力应变状态的影响规律. 结果表明,X100管线钢具有一定的焊接冷裂纹敏感性,采用不高于100℃预热可以降低冷裂纹敏感性;100℃预热时裂纹率为0,此时粗晶区显微组织不是很粗大、M-A组元数量最少、硬度较低,且残余应力和应变水平都较低;但预热温度大于150℃时,粗晶区晶粒粗大、M-A组元数量增加,且接头中等效残余应力、应变水平升高,导致冷裂纹敏感性增加. 建议采用100℃进行预热.     

X65管线钢连续冷却转变实验研究及动力学模型

采用热膨胀仪对X65管线钢进行了连续冷却转变曲线(CCT曲线)的研究。用光学显微镜观察在不同冷速下的显微组织,得到了实验钢种的连续冷却组织转变规律。在冷却速度为0.9～9℃/s范围内观察到较明显粒状贝氏体组织。采用回归方法,建立了相变温度-冷速关系模型和冷速为0.03℃/s时的相变动力学模型,结果显示预测值与实验值有较好的吻合。     

X65管线钢焊接接头CTOD断裂韧度

根据BS74 4 8断裂韧度试验标准 ,对X6 5管线钢焊接接头的低温 (0℃ )裂纹尖端张开位移 (CTOD)进行了测试。取尺寸为B× 2B(B为试样厚度 )、缺口方向为NP的试样进行三点弯曲试验 ,然后由所得到的 0℃下母材、焊缝和热影响区 (HAZ)的P -V曲线来计算CTOD值 ,并对试验结果进行了讨论和总结。对显微组织的分析表明 ,共有3个HAZ试件不满足裂纹尖端不超过熔合线 0 .5mm且落在粗晶区内的要求。该结果恰好与P -V曲线和所得的CTOD值相一致 ,从而解决了试验值分散性大的问题 ,同时为ECA评估提供了重要依据 ,验证了BS74 4 8标准的合理性并体现了它的优越性。     

X65MO海底管线钢包辛格效应研究

海底管线钢管强度是包辛格效应和形变强度共同作用的结果。采用MTS材料试验机、扫描电镜和透射电镜，研究了不同预压变形量下X65MO海底管线钢的包辛格效应。研究结果表明，预压变形量在0~0.85%时，包辛格效应占据主导作用，X65MO钢管的屈服强度较原料带钢的低，当预压变形量约为0.30%时，屈服强度下降值达到最大约30 MPa；预压变形量在085%~1.50%时，形变强化效应占主导作用，X65MO钢管的屈服强度较原料带钢的高。随着预压变形量的增加，X65MO钢晶粒内部形成的稳定位错亚结构增多，并且第二相粒子对位错钉扎作用更加显著，导致了宏观上钢管屈服强度的增加。     

X65MO海底管线钢包辛格效应研究

海底管线钢管强度是包辛格效应和形变强度共同作用的结果。采用MTS材料试验机、扫描电镜和透射电镜，研究了不同预压变形量下X65MO海底管线钢的包辛格效应。研究结果表明，预压变形量在0~0.85%时，包辛格效应占据主导作用，X65MO钢管的屈服强度较原料带钢的低，当预压变形量约为0.30%时，屈服强度下降值达到最大约30 MPa；预压变形量在085%~1.50%时，形变强化效应占主导作用，X65MO钢管的屈服强度较原料带钢的高。随着预压变形量的增加，X65MO钢晶粒内部形成的稳定位错亚结构增多，并且第二相粒子对位错钉扎作用更加显著，导致了宏观上钢管屈服强度的增加。