调质工艺对低碳微合金钢管组织及性能的影响

为提高管材的强度、韧性和抗疲劳性能,针对给定成分的低碳微合金钢管开展不同调质热处理工艺下管材组织性能试验研究。结果显示：不同淬火保温时间、回火温度、回火保温时间对钢管组织及力学性能均有影响,而回火温度和回火保温时间的影响更为明显,回火温度升高,回火保温时间延长,材料的强度下降,塑性、韧性随之上升;实验室调质试验,样管加热至930℃、保温4 min、水冷,600℃回火、保温6 min,调质后样管屈服强度为940 MPa,抗拉强度为1 055 MPa,断后伸长率为18.4%,达到130 ksi钢管拉伸性能的标准要求,且具有良好的塑性及抗弯曲疲劳性能,整体力学性能显著提升。     

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。     

正火温度对汇管用控轧钢组织及力学性能的影响

利用箱式加热炉,在实验室条件下模拟油气管道工程站场汇管在火焰加热成型时其支管附近材料受热的过程,以及X 60、X 70和X 80钢级强度下4种组分的厚壁筒节材料在650℃回火后的控轧钢组织及力学性能的变化规律。结果表明:X 60、X 70和X 80钢级强度下,4种组分的厚壁筒节材料在300~1 050℃不同温度下加热保温再经650℃回火后,低于奥氏体加热温度下的组织呈回火贝氏体+少量铁素体组织形貌,在相变点以上加热,原材料组织则转变为粗化的铁素体加少量珠光体组织。加热后材料的屈服强度和硬度检测值随加热温度的递增呈先升再降后又升高的趋势;选取的材料在700~1 000℃加热区间均存在一个强度低谷,屈服强度最小值较原材料实测值降低94~212 MPa,远达不到原材料强度水平;材料夏比冲击吸收能量随加热温度升高而降低,尽管-20℃检测结果仍能满足工程设计要求,但在高温区吸收能量值的离散性相对原材料明显增大。     

高强钢焊条中Ni含量对焊缝组织和性能的影响

基于Ni-Cr-Mo-V合金体系,研究了800 MPa高强钢焊条中Ni含量对焊缝组织和性能的影响。研究结果表明,当w(Ni)4.0%时,随着Ni含量的增加,焊缝金属强度和韧性逐渐升高;当w(Ni)4.0%时,随着Ni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(Ni)=4.0%时,可以有效地抑制先共析铁素体的析出,使焊缝获得大量细小、均匀的针状铁素体组织,从而提高了焊缝的强度和韧性。     

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。     

1Cr5Mo合金无缝钢管的热处理工艺研究

为满足石油炼化装置对石油裂化无缝钢管的性能要求,开发了1Cr5Mo合金无缝钢管。以正火和回火温度、正火和回火保温时间为参数,采用优化试验方法,获得该钢管优化的热处理工艺为:正火温度920～960℃、正火保温时间60min;回火温度720～780℃、回火保温时间60min。按上述优化工艺获得钢管的最佳力学性能为:抗拉极限615MPa、屈服强度505MPa、伸长率23%、冲击功280J、硬度≤180HB;组织晶粒度为8.5级,各项性能均满足标准和用户的使用要求。     

X80管线钢环焊缝气体保护焊焊丝的研制

针对X80管线钢的组织与性能特点,研究设计了适用于管线钢现场焊接用Mn-Ni-Mo-Ti合金系气体保护焊焊丝;测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧性、抗拉强度和硬度。该焊丝的熔敷金属屈服强度600 MPa,抗拉强度645 MPa,-30℃夏比冲击功105 J。该焊丝用于X80管线钢现场焊接结果表明,焊缝抗拉强度645 MPa,-10℃夏比冲击功平均值145 J,焊缝具有很好的强韧性匹配。采用金相显微镜和SEM对使用该焊丝焊缝微观组织和断口形貌分析表明,焊缝金相组织主要为针状铁素体、少量的先共析铁素体和粒状贝氏体的组织,断口为韧窝状,呈现典型的塑性断裂特征。     

X80钢的热处理组织和性能研究

利用组织分析、力学性能试验、断口分析等手段,对X80钢的热处理组织和性能进行了研究.结果表明,950℃加热可以使X80钢获得细小、均匀的奥氏体晶粒,适合作为X80钢的淬火温度;在550℃、600℃回火时,X80钢的组织为贝氏体铁素体(BF)+粒状贝氏体(GB),部分铁素体板条合并宽化,部分粒状贝氏体内部亚板条界开始合并...     

20钢亚温淬火组织在湿硫化氢中的断裂性能

亚温淬火方法可用来提高钢材的抗硫化氢应力破裂性能。本文介绍了用该方法对20钢进行试验的情况。当20钢经960°水淬+770℃亚温淬火+200℃回火处理,得到马氏体含量(V_M)约为50～60%时,该双相组织(马氏体+铁素体)具有良好的抗SSC性能。其σ_(ssa)(σ_(PH))M365MPa,此值不仅高于20钢正火状态的σ_s,而且高于淬火加高温回火状态的σ_s。     

高钢级套管强韧性匹配研究

为了获得非常规油气资源开采所需的高强度、高韧性套管产品,以C-Mn 系中碳低合金热轧管坯为试验材料,通过930 ℃淬火+470～550 ℃系列温度回火热处理工艺研究了该套管管材的强韧性匹配规律。结果显示:随回火温度升高,管材强度呈下降趋势,冲击韧性先增后降。其原因在于随着回火温度升高,马氏体板条发生回复和再结晶,过饱和碳析出并形成弥散分布碳化物,导致管材强度降低且韧性升高;随着温度继续升高,碳化物发生偏聚和粗化,强化作用和晶界强度减弱,导致管材强度和韧性降低。研究表明,在930 ℃淬火/55 min+(510～530) ℃回火/110 min热处理工艺下,管材强韧性匹配最佳,屈服强度达到951 MPa以上,0 ℃下横向冲击功平均值达到98 J,完全满足Q/SY 07394标准对125 ksi 钢级高抗挤套管强韧性要求。     

工程机械用低成本高强钢Q690D的研制与开发

为了开发低成本Q690D高强钢,在C-Mn-Nb-V成分基础上,设计含Mo及不含Mo的2种成分试验钢,并对比研究不同成分不同工艺条件下钢板力学性能及微观组织的变化。试验结果显示,在轧制工艺相同条件下,随终冷温度降低,含Mo钢强度上升,断后伸长率基本不变,当终冷温度在350~400℃时,-20℃冲击功可达到200 J以上。在轧制工艺及终冷温度相同条件下,冷却速度对不含Mo钢强度影响不大,断后延伸率及冲击功变化规律同含Mo钢;降低钢板始冷温度,强度有一定程度降低,冲击韧性及断后伸长率变化不明显。回火前后,含Mo的1#钢,终冷温度在450℃以上(工艺1)时的力学性能,与不含Mo的2#钢终冷温度在350~400℃(工艺5及工艺6)时的力学性能结果相近。研究表明,在不添加合金Mo的前提下,适当降低终冷温度及淬火+回火工艺,钢板性能完全可以满足Q690D要求。     

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。     

不同回火温度对X70管线钢管焊缝组织性能的影响

为了研究热煨弯管制作过程中回火温度对X70直缝埋弧焊管焊缝组织性能的影响规律,开展了热处理试验,并对试样进行了力学性能检测及金相分析,研究了不同回火温度对X70焊管焊缝热影响区韧性的影响。研究结果采表明,采用500~550℃回火处理时,弯管焊接接头冲击韧性和强度匹配最佳;采用570~600℃回火处理时,焊缝和热影响区冲击韧性迅速恶化,已不适宜用作油气输送管线用管。     

水火成形工艺温度对10CrNiCu钢显微组织和力学性能的影响

为了研究不同水火成形温度对10CrNiCu钢组织及性能的影响,在标准水火成形工艺评定试板上进行了不同温度水火成形试验,每种温度采用三次重复下火试验。工艺试验结果显示,10CrNiCu钢经历678~983 ℃水火成形后,显微组织仍为铁素体与珠光体双相组织;随着水火成形温度升高,晶粒逐渐长大,且铁素体呈双峰分布,珠光体出现偏析和定向分布;随着水火成形温度升高,10CrNiCu钢的抗拉强度有所升高,而屈服强度、冲击功和硬度略有下降;当水火成形温度高于856 ℃时,10CrNiCu钢的焰道边缘处吸收冲击功与硬度均有所下降,且焰道边缘处附近硬度低于母材,最大下降幅度为18HV10,但均满足相关规范要求。研究表明,980 ℃水火成形后10CrNiCu钢仍有良好的服役性能,可以根据现场变形量的需求,选择合适的水火成形温度。     

热处理工艺对P91小直径钢管组织和性能的影响

为了解决P91小直径钢管局部回火后硬度偏低的问题,采用某电厂在役的P91过热器管道,通过正火+回火热处理工艺及硬度对比试验,得到了P91钢不同回火温度后的硬度值;进而对硬度为160HB和180HB的P91钢进行了力学性能试验。结果显示,P91钢出现硬度降低的原因是回火温度过高所致;采用正火1 040℃、恒温1～2 min/mm后快速冷却,再通过740～760℃、恒温60 min的回火热处理,各种性能完全满足相关要求。工艺试验及现场检验表明,对于P91小直径管,当不满足换管条件时,可通过正火+回火热处理使管材性能满足要求。