管线钢管韧脆转变温度影响因素分析

研究了不同温度下螺旋埋弧焊管母材横向取样和纵向取样落锤撕裂试验(DWTT)韧脆转变温度(FATT)的变化情况,分析了材料晶粒度、化学成分、应变速度、显微组织和缺陷等因素对韧脆转变温度的影响.结果表明:细化晶粒,提高管线钢的纯净度,控制DWTT锤击速度,控制管线钢中各种组织成分的比例,减少材料内部尖锐缺陷等均有利于提高管...     

不同缺口类型X100钢管的韧性特征及断裂规律

止裂韧性是管线钢的一项重要性能指标,准确测定钢管的止裂韧性对于保证管线的安全运行具有重要意义。为此,采用不同温度下的落锤撕裂试验(Drop Weight Tear Test,DWTT)研究了人字形和压制V形2种缺口X100钢管的能量特征,从吸收能、断口剪切面积、总吸收能、起裂能和扩展能等方面对其能量进行了表征和分析,同时进行了不同温度下的夏比V形(Charpy V-type Notch,CVN)冲击试验,对比分析了不同缺口类型X100钢管DWTT能量密度与CVN能量密度的变化。结果表明:相对于人字形缺口试样,压制V形缺口试样的总吸收能较高,韧脆转变温度较低,能量密度较高,扩展能与总吸收能之比较低,总吸收能和扩展能对温度较为敏感,起裂能则对温度不敏感;起裂能量密度、扩展能量密度与总能量密度之间,以及起裂能量密度与CVN总能量密度之间具有线性关系;相对于CVN冲击试验,DWTT所得到的韧脆转变温度较高。通过DWTT与CVN的对比分析,推荐采用Battelle能量关系式来建立DWTT与CVN的能量关系。     

高钢级大壁厚管线钢管DWTT影响因素探讨

介绍了国内管线钢管生产中落锤撕裂试验(DWTT)常用的标准。对于大壁厚管线钢管的DWTT,可采用全壁厚试样和规定尺寸的减薄试样来进行。从韧脆转变温度、断口剪切面积评判方法和减薄试样加工方法几个方面探讨了高钢级大壁厚管线钢DWTT的影响因素。提出了建议:采用减薄试样DWTT时,应避开材料的韧脆转变温度进行试验;采用单面减薄和双面减薄试样DWTT时,应在标准中明确试样的加工方法;另外,应对不同钢级减薄试样降低相同温度的试验结果进行相应的系数修正。     

高强度管线钢DWTT性能研究

DWTT(落锤撕裂试验)是一种主要用于评价脆性断裂止裂性能的试验方法。实验室在不同条件下轧制了X100管线钢,并按JIS(日本工业标准)和API SPEC 5L/ISO3183标准加工了拉伸试样和DWTT试样,在-20℃条件下进行DWTT并测量DWTT能量和剪切面积。研究了始冷温度对DWTT性能、脆性断口形貌、显微组织及织构的影响。结果表明:X100管线钢DWTT典型的脆性断裂是分离和倾斜断裂,当管线钢形成铁素体和贝氏体双相显微组织时,即产生断口分离;当形成单相贝氏体显微组织时产生倾斜断裂。抑制倾斜断裂和明显的断口分离对提高管线钢的DWTT性能十分重要。     

X100管线钢应变时效行为研究

通过不同温度和预应变量下X100管线钢的应变时效试验,对比了应变时效前后X100管线钢力学性能和显微组织的变化,研究了应变时效对X100管线钢力学性能和金相组织的影响。研究结果表明,应变时效可使X100管线钢的强度、屈强比和韧脆转变温度升高;应变时效对X100管线钢纵向力学性能的影响比横向大;应变时效可使X100管线钢组织细化,并且随着应变量的增大,加剧了应变时效的影响。     

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。     

厚板管线钢DWTT性能的影响因素

为了进一步研究轧制工艺对厚板管线钢DWTT性能的影响,以X70、X80管线钢为研究对象,在不同板坯加热制度、控制轧制工艺和控制冷却工艺条件下,对厚板管线钢进行了DWTT性能试验,统计分析了轧制工艺参数对DWTT韧性剪切面积SA的影响规律。结果表明,要保证剪切面积SA在85%以上,板坯加热温度为1 150～1 180 ℃,板坯加热时间控制在5～8 h较为合理;在高温变形的粗轧阶段,必须保证在较低的粗轧温度下采用大变形量,单道次变形量大于5%较好;在低温控轧阶段,开轧温度为740～820 ℃,终轧温度为740～780 ℃为较优选择;冷却工艺根据实际情况与控轧工艺相匹配,冷却速度为25～30 ℃/s或45～50 ℃/s,开冷温度为720～800 ℃,终冷温度为450～550 ℃较为合理。     

低温管线钢DWTT性能影响因素研究

DWTT性能是超低温服役管线钢管产品开发的关键技术难点之一。在实验室冶炼、轧制条件下,设计了5种不同成分的管线钢,分析研究了化学成分、卷取温度、冷却速度等因素对管线钢热轧板卷低温DWTT性能的影响。结果表明,w（C）=0.042%试验钢的DWTT性能显著优于w（C）=0.065%试验钢;添加Ni元素可有效提高试验钢的DWTT性能,并且添加Mo+Ni对珠光体的抑制作用优于添加Cr+Ni元素,可获得更好的DWTT性能;卷取温度从530 ℃降低至450 ℃,可有效细化显微组织,提高DWTT性能,效果比添加Ni元素明显;冷却速度从 18 ℃/s提高到28 ℃/s,亦可有效提高DWTT性能。基于研究结果,成功试制了Φ508 mm×11.13 mm规格的X56钢级低温服役HFW管线钢管,并表现出了优异、稳定的-45 ℃ DWTT性能。     

螺旋埋弧焊管用X65级20.62mm热轧板卷的开发

介绍了螺旋埋弧焊管用X65级、壁厚20.62mm热轧板卷的制造方法及产品性能.研究表明,选用低C-Mn-Nb-V为基,适当添加Cu,Ni和Mo等元素,采取超纯净钢冶炼、控制轧制和轧后加速冷却工艺,开发的针状铁素体型X65级、壁厚20.62mm热轧板卷的各项理化性能优良,达到了输气管线技术条件要求.随着板卷厚度的增加, X65级钢的碳当量增加,DWTT断口剪切面积下降.X65级钢的组织为块状铁素体 针状铁素体 少量珠光体 少量M-A岛,随着厚度增加,块状铁素体和珠光体及M-A岛数量增加,且晶粒变大,组织不均匀性和带状组织更加明显,最终导致钢的强度和DWTT性能下降,韧脆转变温度升高.随着板卷厚度增加,异常断口越易出现,断口剪切面积判定难度加大.     

俄罗斯谢韦尔公司高钢级管线钢组织与性能研究

研究了X70~X100高钢级管线钢组织的形成规律及其与性能的关系。研究结果表明:通过控制钢的冶金质量和控轧控冷工艺可获得不同组织的管线钢,而组织转变对钢的力学性能有较大影响;通过添加的微合金元素的作用,使管线钢在加热和变形过程中形成了细晶组织,提高了该级别管线钢的强度、焊接性和低温韧性,以保证该级别管线钢的综合性能。此外,还简要介绍了新开发X120管线钢的焊接性能及低温韧性。     

X70M厚板管线钢及管线管质量控制

为了满足管线钢用户对X70M厚板管线钢及管线管在夹杂物、板坯偏析、强度波动范围和DWTT性能等方面越来越严苛的要求,采用产品质量先期策划（APQP）方法和一贯制质量管理模式,优化生产工艺,识别关键工序控制点并加强过程稳定性控制。结果表明,该方法明显提高了X70M厚板管线钢和大直径焊管的性能稳定性和质量水平,生产的钢板及加工后的钢管均能满足用户的高标准要求。     

大直径X90M管线钢的开发与试制

采用超低碳Mn-Mo-Ni-Cr-Cu合金设计和TMCP工艺,开发了板厚为16.3 mm和19.6 mm大直径(1 219 mm)X90M管线钢。结果表明,两种试验钢轧态性能较好,以细小粒状贝氏体+针状组织+细小弥散分布M-A岛的组织构成,具有较佳的强韧性匹配。屈服强度为603~641 MPa,抗拉强度为761~815 MPa,屈强比在0.81以下,-15℃冲击功大于300 J,-20℃落锤撕裂(DWTT)剪切面积大于85%;并且16.3 mm X90M韧塑性明显优于19.6 mm X90M;制管后随着扩径率的提高,强度与屈强比上升,同时均匀延伸率与低温韧性下降,但屈强比仍小于0.93,其均匀延伸率大于5%,且-15℃冲击功大于220 J。     

加B低C贝氏体X80钢在UOE管线钢管中的应用

提出了超低温条件下加B低C贝氏体钢的抗起裂和止裂能力的冶金学方案。分析了B元素对管线钢管韧性和强度的影响及低温韧性大壁厚X80级UOE管线钢管的冶金学方案。研究了最佳化学成分及热机械控制轧制工艺对提高母材落锤撕裂性能的影响,以及提高焊缝夏比冲击特性的最佳焊接条件。开发出了满足API和DNV规范的,具有高强度和低温韧性的加B低C贝氏体钢。     

不同合金设计的X70螺旋埋弧焊管性能分析

对比分析了不同合金设计的X70螺旋埋弧焊管的化学成分、拉伸试验、冲击试验及DWTT等试验结果,对比发现Mo对管线钢的强度有比较大的影响,但对于韧性影响不显著。不添加Mo的X70钢管,经过对轧制工艺的优化,各项性能指标能达到标准要求。从金相组织来看,管体组织以块状铁素体与多边形铁素体为主,不同于添加Mo的X70钢管,后者以粒状贝氏体为主,但不添加Mo的X70钢管也具有较小的包辛格效应值。     

大壁厚高钢级管线钢DWTT断口分析

对不同缺口形式和不同厚度的大壁厚高钢级管线钢试样进行了落锤撕裂试验,并对断口形貌进行了研究。结果表明:API RP 5L3对无效试样的定义已经不适用于大壁厚高钢级管线钢;大壁厚高钢级管线钢的DWTT压制缺口试样出现异常断口的几率较大。建议在试验时尽量采用人字形缺口的全壁厚试样;对于大壁厚高钢级管线钢,不管何种缺口形式的落锤撕裂试样,其断口都容易出现分离现象。