控轧控冷工艺生产海洋平台用钢的研究

在4 300 mm宽厚板轧机上进行了低碳海洋平台用钢E40-Z35工业试制,针对钢板心部铁素体晶粒粗大且出现混晶导致低温冲击功和裂纹尖端张开位移(CTOD)值不合的问题,采取增大层流冷却能力、降低终冷温度的措施,抑制心部晶粒长大,消除厚度方向组织差异,最终得到具有良好的低温韧性、抗层状撕裂性能和焊接性能的海洋平台用钢。     

冰海区域用YP420MPa级的高韧性海洋结构厚板的研究

1　序言近年来 ,由于石油能源和资源的开发活跃化 ,海洋采输油设置正在向冰海区域以及深海区域扩展。使用的钢板本身也高强化、厚型化。在冰海区域 ,对于其破坏韧性的要求已从原来的 - 1 0℃下的 CTOD值变为 - 4 0℃低温下的 CTOD值。另外为确保脆性裂纹扩展阻止性能 ,还要求 NRL落锤试验 TNDT≤ - 85℃这一非常严格的值。此次开发了比过去更为严格要求的低温韧性优异的75mm厚、YP4 2 0 MPa级海洋结构物用钢 ,而且还评价了该母材和焊接接头的性能。2　开发的目标性能表 1列出本文的开发目标性能。其基本性能是以 API标准的 2 WGr6…     

宝钢LPG船用低温钢板的开发

介绍了宝钢研制开发的液化石油气(LPG)船用低温钢,从成分设计、微观组织控制、轧制工艺等方面介绍了LPG船用低温钢的生产实践,此外对试制钢板的拉伸性能、低温冲击韧性、NDT性能、CTOD性能及焊接性能进行了检测和分析。研究结果表明,研制开发的LTFH40、LT-FH32低温钢板,在满足自身强度级别要求的基础上,具有良好的低温冲击韧性,-75℃冲击功在250 J以上,且韧脆转变温度低于-120℃。此外,研制钢板具有良好的CTOD性能和NDT性能,表明钢板具有良好的抗起裂能力和止裂能力。采用埋弧焊接工艺对研制低温钢板进行焊接性能分析,结果表明,钢板焊接接头具有优异的强韧性能,-75℃焊接HAZ冲击功在200 J以上。最大厚度40 mm的LPG船用低温钢已顺利通过了ABS、BV、CCS、DNV、LR、NK、KR等七家船级社认证,实现大批量商业化应用。     

11／4Cr—1／2Mo钢管540℃使用12万小时后的性能试验研究

本文对540℃,4.55MPa氢分压下使用12万小时的1 1/4Cr-1/2Mo钢进行了室温及使用温度的力学性能,断裂韧性和夏比冲击功的脆性转变温度的试验研究。实验结果表明,各温度下的母材屈服强度均高于埋弧自动焊焊缝,塑性基本相同。母材断裂韧性δ_c在各温度下保持了较高水平,而焊缝δ_c值低且不稳定。母材脆性转变温度vT_(r40)=10℃。焊缝的转变温度升高,vT_(r40)=100℃,主要原因是焊缝晶粒粗大,磷沿晶界析出。     

薄规格双抗海底管线钢L450MOS的生产实践

通过优化成分、工艺设计及严格的过程工艺管控,试制11.1 mm L450MOS管线钢一次合格率达100%,其中屈服强度≥495 MPa,抗拉强度≥595 MPa,-20℃CVN(夏比冲击功)均值(7.5 mm)≥222 J,-20℃DWTT(落锤试验剪切面积)≥89%,HIC(氢致裂纹)各项指标均为0,-10℃CTOD(裂纹剪断扩展位移试验)特征值≥0.6 mm,完全满足供货要求,试验结果表明研制的L450MOS钢板具有优良的强塑性、低温韧性、断裂韧性及耐腐蚀性能,适用于海洋服役环境的抗腐蚀油气输送。     

LPG船用低温钢板FH36的试制

本文介绍了LPG船用低温钢板FH36的试制。通过采用低碳高锰、超低磷硫控制、LF+VD复合精炼和夹杂物形态控制的纯净钢冶炼技术,轧制大压下技术和控制冷却技术,保证钢板的低温冲击和焊接性能。其结果表明:低温-80℃在1/4位置冲击功达到150J以上;强度,低温下CTOD的断裂韧性符合船用钢板标准要求;质量稳定,能够很好的满足船用低温钢板的使用要求。     

应变时效对水电用钢XG800CF冲击功影响研究

基于水电用钢XG800CF应变时效冲击试验,通过强度和冲击功对比、显微组织观察以及应变时效敏感性系数计算进行分析研究.结果 表明:5％应变时效后,0～-60℃冲击功均有一定程度下降,在-40℃时冲击功下降约40％,但是仍满足水电钢冲击性能要求.低于-60℃时具有较高的应变时效敏感性系数,高达70％左右.应变时效前后显微组织未发生明显的改变,主要为回火贝氏体,沿厚度截面由表及里分别是板条贝氏体、板条贝氏体+粒状贝氏体、粒状贝氏体.另外随开轧温度的提高,晶粒度逐渐降低,晶粒粗大,常规冲击功和应变时效冲击功均有较为明显的降低.     

高强韧耐候桥梁钢Q690qNH的防断选材及验收方法

 针对TMCP+T和QT 2种工艺生产的40 mm厚Q690qNH耐候桥梁钢板,分别采用GB/T 228.1—2010和GB/T 229—2020标准进行了纵向表面、1/4、心部和横向表面的室温拉伸试验和-120～+20 ℃系列温度夏比V型冲击试验;采用GB/T 5482—2007和GB/T 6803—2008标准进行了纵向表面、心部和横向表面的-120～+20 ℃系列温度动态撕裂试验和P2型的无塑性转变温度落锤试验;采用GB/T 21143—2014和Q/725-1182—2005标准进行了纵向的裂纹尖端张开位移(CTOD)试验和全厚度深缺口宽板拉伸试验,并对各试验结果及其相关关系进行了分析,同时采用光学显微镜观察了2种工艺钢板不同厚度处的金相组织以及采用SEM扫描电镜观察了CTOD试样断口形貌,结合BS 7910的失效评定FAD图,以及典型桥梁焊接构件断裂驱动力的估算,对高强韧耐候桥梁钢Q690qNH的防断选材及验收方法进行了讨论。结果表明,QT工艺钢板的横纵向和厚度方向的强度更加均匀,其塑性、冲击、动态撕裂、CTOD以及断裂韧度K_C等性能较好,可作为D级钢用于关键构件的使用,但作为E级钢,即使用于一般构件也存在风险,而TMCP+T工艺钢板断裂韧性较差,即使作为D级钢也是不符合防断选材要求的;对Q690qNH试验钢,采用1/4厚度处纵向冲击试验的脆性快速增加开始温度作为其防断判据及验收具有良好的可靠性和适用性,作为关键构件使用时,1/4厚度处纵向冲击断口纤维断面率应高于97.5%且冲击吸收功不低于125 J。     

高强度桥梁钢板Q500qE的生产工艺研究

南钢采用低碳+微量合金成分设计,结合三种不同控轧控冷工艺,生产出屈服强度为500 MPa级别的8 mm厚度桥梁钢板Q500q E,并通过组织观察及性能检测,研究了控轧控冷工艺对高强度桥梁板组织和性能的影响。研究结果表明,试验钢的强度、延伸率、-40℃冲击功值均达到标准要求,其中以28 mm厚度中间坯、602℃返红温度工艺生产试验钢的综合性能和表面质量为最优,其表面到心部的显微组织均为铁素体+粒状贝氏体,晶粒尺寸均介于10~15μm之间,晶粒度为10级。     

深水钢悬链立管的开发

宝钢开展了深水钢悬链立管有关材料和制造技术的国产化研究,利用460PQF轧管机组,成功试制了 10 in 和 12 in(φ273.1 mm×25.4 mm 和 φ323.9 mm×27.0 mm)两个规格立管样管,综合力学性能和可焊性评价指标均较好地满足中海油的技术指标要求.采用低碳、低碳当量的钢种成分设计,宝钢试制的立管样管实现了全壁厚方向均匀一致的贝氏体组织,硬度分布均匀且HV10可控制在≤230的水平,同时具有良好的-30℃低温冲击韧性,其中Akv2单值和均值均≥300 J,远远高于标准要求.另外,-30℃CTOD单值和均值在1.00 mm左右,显示材料具有良好的断裂韧性.采用全自动GMAW环焊工艺进行评价,焊接接头不同位置(焊缝、热影响区)具有良好的韧性,-30℃下的Akv2值和-10℃下的CTOD值均满足相关技术标准的要求.在应力幅为300 MPa时,疲劳寿命≥107次,显示具有良好的抗拉压疲劳性能.且疲劳寿命数据显示,相同应力水平下,寿命分散性小,寿命稳定,显示宝钢立管材料的组织性能均匀一致.     

15MnNiNbDR钢板的力学性能研究

对湘钢生产的15MnNiNbDR钢板力学性能展开研究,重点进行了拉伸、冷弯、系列温度冲击、应变时效、无塑性转变温度落锤(DWTT)、断裂韧性裂纹尖端张开位移(CTOD)试验,同时进行了SR处理对钢板力学性能影响试验。试验结果表明:15MnNiNbDR钢板的综合性能良好,完全满足-50℃低温球罐的制造需要。     

Mn含量对高锰耐磨钢组织与冲击韧性的影响

以Mn含量分别为11%和13%的高锰耐磨钢为研究对象,通过25℃、-40℃冲击试验,并结合OM、SEM等测试手段,分析其组织孪生特征与冲击韧性。研究结果表明：两种实验钢的轧态组织均由单一奥氏体组成,随着Mn含量增加,实验钢中形变孪晶数量减少。在相同的冲击温度下,随着Mn含量增加,实验钢冲击断口中的韧窝数量增多,深度明显增大,冲击韧性升高。与25℃冲击试验相比较,两种实验钢经过-40℃冲击试验,断裂处附近组织中的形变孪晶数量明显增加,以TWIP效应为主要的变形机制,在该温度下仍保持相对较高的韧性。     

高炉用铜-钢复合冷却壁传热及力学性能分析

采用热力耦合方法研究了铜层厚度和冷却水道间距对铜-钢复合冷却壁温度及应力分布的影响.以1∶1比例铜-钢复合冷却壁进行了热态试验,测试了铜-钢复合冷却壁温度分布,计算了热态试验条件下铜-钢复合冷却壁的温度分布,计算结果与试验结果基本吻合.计算结果显示,铜-钢复合冷却壁铜层厚度增加,壁体最高温度和最大等效应力减少,铜层厚度上限值为70mm;冷却水道间距减少可以降低壁体最高温度和最大等效应力,当冷却水道间距小于220mm时,减少冷却水道间距对降低壁体最高温度和最大等效应力作用较小.铜层厚度为60mm,冷却水道间距为220mm的铜-钢复合冷却壁在高炉热负荷较高区域工作不易发生塑性变形损坏.     

50mm厚高强度低合金钢Q550D的成分优化

 为了解决50mm厚高强度低合金钢Q550D的低温冲击值不稳定的问题,对其合金成分进行了调整试验研究,结果表明,新成分50mm厚Q550D成品钢板强度稳定,伸长率较好,1/4厚度处的-20℃低温纵向冲击值都稳定在239~324J之间,试验批次一次性性能合格率达到100%,成品组织得到了明显改善,吨钢成本也有很大的降低,说明高强度低合金钢中的析出强化元素和固溶强化元素应视钢水冶炼情况及轧制工艺进行适当添加。同时对本钢种低温冲击不稳定争论较大的淬透性问题进行了端淬试验研究,结果表明,原成分钢的淬透性比新成分钢的淬透性要好,说明原成分钢板低温冲击值不稳定并不是钢的淬透性不好,而是成分设计不合理。     

Ce含量对U75V钢力学性能的影响

摘要：利用真空感应炉冶炼了含有不同Ce含量的U75V钢,并对其进行热轧。借助Gleeble 1500型热压缩试验机、JB-300B型冲击试验机、HVS-1000硬度测试仪以及Stemi-508显微镜对实验钢的力学性能及显微组织进行了分析。结果表明,相同的压缩温度,由于加工硬化作用大于再结晶的软化作用,峰值应力随着压缩速率的增加而提升;相同的压缩速率,峰值应力随着压缩温度升高而降低。较高的变形温度有利于动态再结晶的发生,流变软化作用更加显著。添加微量稀土后实验钢峰值应力略微降低,由109.54MPa降至104.05MPa,降低了5%,说明添加微量稀土Ce后实验钢的塑性略微提升。随着压缩温度的提升添加多量稀土与微量稀土实验钢的峰值应力没有发生明显变化,即实验钢的塑性没有明显变化。未添加稀土时,当应变速率不变时,峰值应变随变形温度的升高而呈降低趋势。而添加稀土后,压缩温度为1050℃时峰值应变均延迟发生,说明添加稀土Ce改变了U75V钢动态再结晶的驱动力条件。添加稀土会使U75V钢的常温冲击性能降低,微量稀土可以一定程度地提升其低温（-20℃）冲击性能,但是添加过量稀土后实验钢的常温和低温冲击性能均会降低。原始U75V钢的硬度为948.8N/mm2,大大超出国标规定的硬度范围。添加质量分数为13×10-6的稀土Ce后硬度降低为368N/mm2,添加440×10-6稀土Ce后硬度进一步减小至327N/mm2。加入微量稀土元素后有助于U75V钢硬度降低至国标范围的中值。实验钢加入稀土元素,珠光体晶粒尺寸减小,粒状珠光体的数量减少,片状珠光体的数量增加,有利于提高实验钢的力学性能。     

2.25Cr—1.6W—V—Nb大口径钢管长期时效后的断裂力学性能

为研究2.25Cr-1.6W-V-Nb钢种的断裂韧性，将材料在550℃和600℃各进行5000小时和10000小时的时效试验，时效后进行断裂韧性CTOD试验。通过得到普遍认可的换算公共转换成平面应变断裂韧性KIC值，从结果看，2.25Cr-1.6W-V-Nb大口径管的断裂韧性较好。     

热处理工艺对80 kg水电站用钢组织性能的影响

采用光学显微镜、拉伸试验机和低温冲击韧性试验机研究了热处理工艺对80 kg水电站用钢组织性能的影响,分析了试验钢在不同淬火温度和回火温度下微观组织的变化规律,讨论了试验钢在不同热处理状态下力学性能变化规律。结果表明:试验钢在较低温度下淬火得到粒状贝氏体组织,随着淬火温度的提高,逐渐转变为板条贝氏体组织。试验钢淬火后采用不同温度高温回火,淬火时形成的位错出现合并、重组并消失,淬火内应力得到释放,随着回火温度的升高,板条状组织出现了合并长大,铁素体数量增加,逐渐向多边形铁素体转变。同时,屈服强度呈现先升高后降低的现象,在630℃达到最大值;抗拉强度则是单边下降,当回火温度达到650℃时,抗拉强度出现了不合格现象,延伸率和-40℃低温冲击韧性值在回火阶段显著提高,综合对比认为较好的淬火温度可以选择900～930℃,回火温度可以选择600～630℃。     

电渣重熔18MnMoNiCr钢的断裂韧性

18MnMoNiCr钢是一种低强度高韧性钢。在室温和低温下该钢的平面应变断裂韧性K_(IC)的测定,需用尺寸很大的试样,这是很不经济的。因此,一方面我们用小试样,并根据文献中的Δδ_P法测定了该钢的临界J积分值(J_(IC)),且由J_(IC)计算K_(IC)~J(K_(IC)的上角J表示此K_(IC)值是由J_(IC)值计算得到的);另一方面,在-50～-79℃温度范围内,用95mm厚度的标准紧凑拉伸试样直接测出该钢的     

3.5%Ni低温钢裂纹止裂性能

本文参照ASTM际准止裂韧性测试方法(E1221—38)测试了3.5％Ni钢低温止裂韧性,分析了快速裂纹扩展微观断裂机理,并详细讨论了止裂韧性在实际工程结构上的应用。结果表明:在-196～-40℃试验温度范围,正火回火3.5％Ni钢止裂值随温度变化呈现明显转变特征:快速裂纹扩展和止裂是以解理加韧带破坏的联合断裂方式进行。由于本实验3.5％Ni钢中含有较多夹杂物,大大降低了钢的止裂性能,致使本实验钢在其最低使用温度(-105℃)时不具备高的止裂能力。     

5NiCrMo低温钢调质热处理工艺研究

研究了5NiCrMo低温钢的调质热处理工艺,分析了回火温度对该钢组织和力学性能的影响。结果表明:试验钢经调质热处理后,形成了回火马氏体和逆转变奥氏体的混合组织。560~640℃回火时,随温度提高,屈服强度呈降低趋势,-100℃冲击功先升高、在620℃回火时达到峰值后降低。深冷后保留的逆转变奥氏体显著影响试验钢的低温韧性。拉伸和冲击性能均满足要求的回火温度是580~620℃。