X70大变形管线钢延迟加速冷却组织和性能分析

利用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等试验技术,研究了X70管线钢在延迟加速冷却条件下的组织与性能的变化规律。研究表明,通过延迟加速冷却,X70管线铜可获得贝氏体＋铁素体（B＋F）双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的贝氏体含量增加,铁素体含量降低,导致材料屈服强度上升,塑性下降。当始冷温度为530℃时,X70管线钢有较低的屈强比,较大的均匀伸长率和较大的形变强化指数,符合大变形管线钢的技术要求。     

X80级管线钢热加工敏感性研究

采用热模拟技术研究了不同化学成分的X80级管线钢对热加工的敏感性,以及不同加热温度对X80级管线钢的性能及金相组织的影响。试验结果表明,不同化学成分的X80级管线钢对热加工的敏感性不同。经过加热后,X80级管线钢的强度均有下降,特别是屈服强度值下降幅度较大;当加热温度为900-1 000℃时,屈服强度较低,但随着加热温度的升高,屈服强度和抗拉强度逐步增大;当加热温度达1 050℃以上时,强度值较高。随着加热温度的上升,材料金相组织的晶粒尺寸均呈增大的趋势,但增大幅度不同;当加热温度在1 000-1 050℃时,X80级管线钢的冲击韧性良好。综合组织特征的变化与材料的力学性能结果,当材料的淬火系数Di在1.1-1.3时,X80级管线钢对加热温度的敏感性较小;加热温度在1 000-1 050℃时,X80级管线钢的金相组织与力学性能较好。     

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。     

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钢级热轧板卷及螺旋焊管拉伸性能统计分析

对不同规格、不同厂家生产的X80钢级热轧板卷及制成的螺旋焊管拉伸性能进行了统计分析。结果表明,制管后屈服强度和抗拉强度均呈升高趋势,且屈服强度增加量大于抗拉强度,屈强比呈升高趋势,伸长率呈降低趋势;成型和静水压试验过程中的形变强化是影响性能变化的主要因素。静水压试验压力和试样尺寸影响形变强化效果,静水压试验压力越高,试样尺寸越接近钢管原始壁厚,则形变强化效果越明显,强度增加量越大。     

制管预应变对管线钢拉伸性能的影响

分别对X60和X70管线钢的板状试样及X80管线钢棒状试样进行了拉伸试验.结果显示,X65和X70管线钢制成钢管后的横向屈服强度和屈强比均降低,X80管线钢在制成钢管后横向屈服强度和屈强比上升,X70钢管在冷扩径后屈服强度和抗拉强度略有上升;X65卷板拉伸应力一应变曲线中,材料屈服时有明显的屈服平台,屈服平台在制成钢管...     

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。     

管线钢JCOE制管前后力学性能变化分析

研究了X60,X70和X80管线钢JCOE工艺制管前后冲击韧性、硬度及拉伸性能的变化,分析了试样加工形式、显微组织及厚径比对拉伸性能的影响。研究发现,不同钢级管线钢JCOE制管后冲击韧性均有变化,但绝大多数呈下降趋势;JCOE工艺过程产生较大的加工硬化;对于X80钢试样展平带来的包辛格效应导致屈服强度下降约44MPa;具有屈服平台的铁素体-珠光体管线钢较针状铁素体管线钢包辛格效应更大;不同显微组织钢板JCOE制管后伸长率均下降;厚径比越大,屈服强度上升越大。     

HTP X70级热轧卷板的研究开发与应用

介绍了化学成分、轧制工艺对HTP X70级热轧卷板的性能影响,以及HTP X70级钢的应用情况。研究表明:低C－Mn－高Nb的HTP钢,随着Nb含量的增加,屈服强度、抗拉强度增加;在低C－Mn－高Nb的HTP钢成分的基础上,加入Mo或以Cr代Mo、以Cr部分替代Mo均可以提高钢的强度,但韧性下降;单独添加Mo,钢的韧性下降最少,其次为以Cr部分代替Mo的钢。随着终轧温度的降低,HTP X70级钢的强度、断裂韧性升高,与低Nb X70级钢相比,HTP X70级钢具有更高的冲击功。随着卷取温度的升高,强度升高,在600 ℃达到最高值;但是随着卷取温度的升高,断裂韧性下降。武钢已批量生产189 832 t HTP X70级钢,批量生产稳定。HTP X70级钢包辛格效应、冷变形导致管体屈服强度下降35 MPa,屈强比下降0.033,韧性下降近18 J,塑性下降3.5%;HTP X70级钢管管体性能、焊缝、热影响区的低温韧性优良。     

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。     

X70抗大变形直缝埋弧焊管的开发

针对基于应变设计地区管道建设,尤其是中缅管线项目所需的X70抗大变形焊管进行研究开发。采用铁素体＋贝氏体双相组织的高应变能力的钢板,结合新开发的制管工艺,使批量研制的X70抗大变形焊管具有良好的强度、均匀延伸率、应力比等优点。通过对制管前后的拉伸性能进行对比,发现大变形钢板制管后屈服强度、抗拉强度大幅提高,而均匀延伸率、应力比等指标有所下降;热时效试验表明,时效处理后钢管纵向屈服强度、抗拉强度均升高,而均匀延伸率、应力比等指标进一步下降。     

制管工艺及应变时效对X70抗大变形钢管性能的影响

结合中缅天然气管线工程用X70级准1016mm×17.5mm抗大变形直缝埋弧焊管的试制,研究了直缝埋弧焊管制管前后、应变时效前后力学性能变化的一般规律。成型、扩径工艺导致母材发生加工硬化,产生较强的形变强化,使其屈服强度、抗拉强度、屈强比同时增大,使均匀延伸率、应力比降低,且屈服强度、屈强比的增加幅度要大于抗拉强度的增加幅度。应变时效使材料均匀延伸率进一步降低。但是制管和时效后钢管管体各项性能均在X70抗大变形钢管标准要求的范围内,管体纵向应力-应变曲线仍呈圆屋顶形,试制的X70抗大变形钢管具有优异的变形能力。     

X70厚壁海底管线钢管研制

根据我国南海深海管线用钢管的技术要求,开发出了厚壁X70钢级φ765.2 mm×31.8 mm海底管线钢管。通过对钢管进行检测:钢管管体纵向和横向屈服强度≥550 MPa,抗拉强度≥660 MPa,屈强比最低达到0.81,焊缝抗拉强度达695 MPa,均匀延伸率达到了7.6%,断后伸长率达到54%;在-20 ℃下管体冲击功平均值为340 J,焊接接头冲击功平均值最低为168 J;在0 ℃下管体CTOD特征值δm最高达到0.688 mm,焊接接头最小为0.222 mm,热影响区最小为0.280 mm。钢管管体母材、热影响区、焊缝部位的抗氢致开裂、硫化物应力腐蚀及盐雾腐蚀性能良好。试验结果表明研制的X70钢管具有优良的强塑性、低温韧性、断裂韧性及耐腐蚀性能,适用于海洋服役环境的油气输送。     

厚壁X80管线钢管不同壁厚处的低温拉伸性能研究

为了研究厚壁X80管线钢管不同壁厚处的显微组织与低温环境下拉伸性能的关系,利用光学显微镜、电伺服拉伸试验机和低温试验箱等分析手段对壁厚为32.1 mm的X80管线钢管的显微组织和拉伸性能进行了分析。试验结果表明:由于X80管线钢管壁厚较厚,显微组织在厚度方向上的整体均匀性较差,中心层的组织晶粒度与外层相比较为粗大。温度由20 ℃下降至－60 ℃时,3组试样的抗拉强度、屈服强度均有上升趋势;在同一温度下,3组试样强度由大到小的顺序为:外层＞内层＞中心。     

大应变管线钢和钢管的关键技术进展及展望

油气管道工程在途经地震带、滑坡带、矿山采空区、沉陷带等特殊地质环境时，使用的大应变管线钢和钢管的研制及应用配套技术是国际上研究的热点之一，也是我国重要油气管道工程必须破解的重大难题。为此，围绕大应变管线钢和钢管研发应用中的一系列关键技术难题，通过十余年的联合攻关，取得了多项理论技术创新。主要成果包括：①提出了应用多个不同的应力比、屈强比、均匀延伸率等参数联合表征和评价钢管变形行为的方法，建立了X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管新产品技术指标体系和标准；②研发形成了X70HD/X80HD钢板制造成套技术，获得了兼备低屈强比、高均匀伸长率、高应力比、高强韧性的大应变钢板；③研发形成了X70HD/X80HD JCOE和UOE大应变直缝埋弧焊管制造技术，解决了钢管母材和焊缝性能合理匹配及成型、焊接、扩径、热涂覆过程性能劣化难题；④自主研制了钢管内压+弯曲大变形实物试验装置，研发形成了钢管实物模拟变形试验技术。X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管在西气东输、中缅管道等重大输气管道工程中实现了规模化应用，取得了良好的应用实效。根据复杂地质条件管道建设与长期安全运行的新要求，提出了进一步发展基于应变的管道设计新方法，研发或完善与环焊缝强匹配要求相适应的焊接方法、焊接材料、焊接工艺、环焊缝性能质量及缺陷控制要求等配套技术的建议。