多相组织X80管线钢的低温断裂行为研究

采用落锤撕裂实验研究了X80管线钢断裂行为与多相组织之间的关系。结果表明:X80管线钢的微观组织包括针状铁素体、粒状贝氏体、多边形铁素体、准多边形铁素体和马氏体-奥氏体岛,其中针状铁素体、多边形铁素体、准多边形铁素体和马氏体-奥氏体岛对管线钢低温断裂行为影响较大。低温撕裂断口主要包括裂纹起裂解理面、韧性断裂面、逆向解理面三大部分,随着微观组织中针状铁素体的增加和多边形铁素体、准多边形铁素体、马氏体-奥氏体岛的减少,断口中韧性断裂面积增加以及起裂解理面积、逆向解理面积减少。     

厚规格多相组织X80管线钢的断裂行为

通过落锤撕裂试验(DWTT)研究了厚规格多相组织X80管线钢断裂行为与微观组织之间的关系。采用OM和SEM对X80管线钢微观组织和DWTT试样断口形貌进行观察。研究结果表明,钢板微观组织由粒状贝氏体(GB)、针状铁素体(AF)、贝氏体铁素体(BF)、多边形铁素体(PF)和准多边形铁素体(QPF)构成;分层裂纹形成于带状组织处;马氏体-奥氏体(MA)岛、夹杂物周围易萌生微孔及二次裂纹;在晶粒内部形核长大的二次裂纹扩展到小尺寸MA岛及AF处会出现止裂,提高了钢板的断裂韧性。     

X80大变形管线钢的变形与断裂行为

采用光学和扫描电子显微镜过对X80大变形管线钢在拉伸和冲击载荷下的变形和断裂过程的实验观察,研究了X80大变形管线钢的变形和断裂行为。结果表明:对于由贝氏体+铁素体组成的双相大变形管线钢,在变形过程中,塑性变形优先在铁素体中进行,随着塑性变形量的增加,双相组织的形态逐渐沿作用力方向呈现明显的位向分布。双相组织中裂纹的产生有3种典型方式,即夹杂物形核、相界面形核以及铁素体或贝氏体基体形核。裂纹的扩展与所受的应力状态有关,在较低应力状态下时,裂纹主要通过铁素体扩展;只有在较高应力状态下,裂纹才穿越贝氏体。在实验观察和分析基础上建立了贝氏体+铁素体大变形管线钢的变形和断裂模型。     

稀土对X80管线钢拉伸断裂行为的影响

以加入微量稀土元素与不加稀土元素的两种X80管线钢为研究对象,对其拉伸断口形貌、显微组织以及扫描电子显微镜精细组织进行研究,探讨了稀土元素对X80管线钢显微组织的影响机理。试验结果表明,稀土元素的加入,能促使轧态组织由等轴状铁素体组织转变为细小均匀分布的条片状贝氏体组织;当加入稀土元素后,X80管线钢的抗拉强度达到了734 MPa,比未添加稀土的合金提高了近13%;添加稀土元素的X80管线钢断口韧窝形貌更加均匀细小,材料的塑韧性得到了提高。     

大口径厚规格X80管线钢的低温断裂控制

以大口径(OD1422 mm)、大壁厚(38.5 mm)X80级管线钢热轧板为研究对象,采用光学显微镜和扫描电镜对其显微组织和-20℃低温落锤撕裂试验断口形貌进行分析,研究了断裂与组织之间的关系.结果表明,带状组织和不同厚度位置晶粒度大小不均,粒状贝氏体、退化珠光体、准多边形铁素体和马奥岛等混合组织会导致裂纹的萌生和扩...     

X80管线钢的应变时效行为研究

利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等分析方法,研究了拉伸预应变量和时效温度对X80管线钢组织和力学性能的影响。结果表明,应变时效前后X80管线钢显微组织无明显变化;应变时效后,拉伸曲线由时效前的拱顶型连续屈服曲线转变为吕德斯型屈服曲线,屈服强度增加,屈强比明显升高,断后伸长率及均匀延伸率降低;冲击韧性变化不明显。预应变量越大,拉伸性能恶化越显著,而时效温度对拉伸性能的影响较小。     

高级X80管线钢土壤腐蚀行为的研究

采用室外现场埋样的实验方法结合电化学测试技术,对不同轧制工艺下得到的X80管线钢在我国典型土壤环境中的腐蚀行为进行了研究。结果表明:不同轧制工艺参数影响X80管线钢的显微组织,进而影响其在土壤中的耐腐蚀性能,并且在不同的腐蚀时间内轧制工艺参数对其耐腐蚀性能的作用规律基本一致。显微组织中细小弥散的M/A岛和较多的碳化物分布,有利于形成微电池腐蚀,从而导致其耐腐蚀性能较差。电化学技术的测量结果与室外现场埋样的实验结果基本吻合。     

建筑用X80管线钢的腐蚀行为研究

采用浸泡腐蚀法、失重法和电化学法测试了不含Ce和含Ce的X80管线钢在不同浓度NaCl溶液中的腐蚀行为,并分析了造成腐蚀性能差异的作用机理。结果表明,含Ce和不含Ce的X80管线钢在NaCl溶液中浸泡45天后的表面都被红棕色的腐蚀产物所覆盖,添加Ce的B试样的表面形貌中的点腐蚀坑数量相对A试样更少,且表面点腐蚀坑更浅;添加Ce的B试样的腐蚀速率都要低于不含Ce的A试样;在X80管线钢中添加Ce后,试样的腐蚀电位发生了正向移动,且腐蚀电流密度相对更小,添加Ce的B试样的耐腐蚀性能要优于不含Ce的A试样。     

X80管线钢及其接头的低温韧性和显微组织

分别利用示波冲击韧性试验、硬度试验和光学显微镜、透射电镜研究了X80管线钢及其焊管接头的力学性能和显微组织。试验结果表明，X80钢及其焊管接头具有良好的韧性，其中焊缝的韧性最高，焊接热影响区粗晶区因受焊接热效应引起晶粒粗化和形成脆性组织，故韧性最低。试验钢由针状铁素体和少量块状铁素体组成，焊缝为典型的针状铁素体组织，焊接热影响区粗晶区以粒状贝氏体为主。焊接热影响区熔合线附近的硬度值最高，越远离熔合线硬度值越低，并逐渐接近母材的硬度值。     

X80高强度管线钢非线性弹性行为研究

为了提高管线钢塑性成形过程中的回弹控制精度,以双相结构贝氏体(B)+铁素体(PF) X80高强度管线钢为研究对象,通过对不同取向(0°、45°和90°)的试样进行单向拉伸实验和循环加卸载实验,研究X80管线钢非线性弹性回复行为。结果表明X80管线钢的弹性模量随着塑性应变量的增大而衰减,存在滞回环现象,滞回环面积随着塑性应变量增大而增大。且其卸载弹性模量不仅与塑性应变有关,还与残余应力有关,卸载后残余应力越大,其卸载割弦弹性模量越大。同时,X80管线钢无论在强度、塑性和弹性等方面均表现出平面各向异性特征,而且等应力差值对应的切线弹性模量近似相等。     

大壁厚X80管线钢的低温韧性研究

介绍了首钢27.5mm厚X80管线钢的成分设计和控轧控冷工艺,以及成品组织形貌,测定了厚壁X80钢板的低温韧脆转变曲线,并分析了控轧控冷工艺对大壁厚X80钢板低温韧性的影响。     

X80管线钢的接头组织和力学性能研究

以X80管线钢为研究对象,通过对X80管线钢采用气保焊封底+全自动焊填充、盖面(工艺1)和气保焊封底+自保护药芯半自动焊填充、盖面(工艺2) 2种焊接工艺,并且对其焊接接头试样进行显微组织分析、力学性能、冲击和硬度试验。结果发现,工艺2的焊缝区显微组织主要由马氏体和奥氏体组成,其中马氏体主要形态为准多边形铁素体,奥氏体则主要分布在铁素体的晶内及晶界上。工艺2的焊接接头盖面层和根焊层的硬度均小于工艺1焊接接头相同部位的硬度。工艺2的焊接接头比工艺1的焊接接头具有更高的抗拉强度、更高的焊缝冲击吸收功和较低的焊接接头硬度。     

X80管线钢冲击韧性研究

采用"系列温度冲击试验法"测定了一种X80管线钢在-100～20℃的冲击功,分析了该管线钢冲击断口的分层现象以及冲击韧性的影响因素.综合冲击吸收功、脆性断面率及断口形貌,确定了其韧脆转变温度为～83℃.对于高钢级管线钢,可通过采用先进的冶炼工艺和控轧控冷工艺严格控制化学成分、获得细小的晶粒和均匀的针状铁索体组织,来提高钢的冲击韧性、降低韧脆转变温度.     

X80管线钢成分工艺与组织性能研究

研究了不同成分及终轧温度对X80管线钢组织和性能的影响.结果表明,按照不同Cr/Mo成分比和终轧温度进行试验,试验钢均获得了优异的拉伸性能,但冲击性能稍差,成分对Rt0.5有显著影响,终轧温度对性能影响不显著;在Mo和Cr总含量不变时,随Cr含量增加,屈服强度增加,但韧性有所降低;基体组织为贝氏体,晶粒细小,晶粒度为ASTM13-14级,同时在基体上均匀分布着大量细小的M-A组元;析出相为(Nb,Ti)(C,N),数量较少,颗粒尺寸大多超过150 nm,析出强化效果不大,且其破坏基体的连续性,是导致冲击性偏差的重要原因之一.     

X80管线钢连续冷却相变及组织研究

用L78淬火热膨胀仪测定X80管线钢的连续冷却过程的热膨胀曲线,结合金相法绘制了X80管线钢的连续冷却转变曲线。采用ZEISS Supra 55型热场发射扫描电子显微镜(SEM)分析了连续冷却过程相变组织的精细结构及析出物。结果表明,试验钢在较低冷速的组织为块状铁素体、贝氏体及少量珠光体,随着冷却速率的增加,铁素体和珠光体减少,条片状贝氏体逐渐增多,直到组织完全转变为贝氏体;40℃/s冷速开始出现马氏体;随冷速的增加,组织明显得到了细化;试验钢在不同冷速下的析出相弥散分布,形状为颗粒状或短棒状。     

X70和X80管线钢的电化学腐蚀行为

通过极化曲线和交流阻抗谱测试以及OM表面腐蚀形貌观察、SEM和TEM的组织观察,研究了Cl-和SO42-离子对X70和X80两种管线钢腐蚀过程的作用机理与规律。结果表明：Cl-有强穿透性,极易引起点蚀,两种钢的自腐蚀电流密度都随着Cl-浓度的增大而增大,点蚀和全面腐蚀也随之进一步加剧,X70钢在较低浓度的NaCl溶液中出现全面腐蚀和点蚀,X80钢仅在高浓度NaCl溶液中出现明显的点蚀,且在各种不同浓度溶液中腐蚀程度均没有X70钢严重。SO42-在金属表面吸附能力比Cl-强,少量SO42-在金属表面的吸附,造成Cl-的局部含量高,更易引起点蚀,而大量SO42-在金属基体表面覆盖,能阻碍Cl-的影响。X80钢比X70钢有更强的耐腐蚀性,X70钢对SO42-和Cl-的作用更为敏感。     

X80管线钢变形弛豫后的显微组织及析出行为

应用Gleeble-1500D热模拟试验机、维氏硬度计和ZEISS Supra55型场发射扫描电子显微镜研究了不同弛豫时间下X80管线钢的显微组织、硬度及析出物的变化情况。研究结果表明,X80管线钢弛豫后的主要组织类型为贝氏体铁素体+条片状贝氏体,在弛豫过程中显微组织得到细化,并且显微组织的形态发生改变,片条状贝氏体数量增多。在弛豫时间200 s时,硬度出现峰值。随着弛豫时间延长,析出物的数量逐渐增多,并且弥散分布。     

微合金管线钢X80的高周疲劳行为研究

研究了微合金管线钢X80在不同疲劳测试条件下的高周疲劳行为,绘制了S-N曲线,从而得到相应的疲劳极限.通过显微组织分析、力学性能测试及高周疲劳实验可以发现,不同显微组织对微合金管线钢X80的疲劳极限和S-N曲线有很大的影响,同时观察并分析了疲劳断口形貌.结果表明,终轧温度的降低,可以使显微组织明显细化,从而提高了微合金管线钢X80的疲劳极限.     

X80管线钢红壤腐蚀初期电化学行为

通过室内土壤埋样实验,采用电化学阻抗谱(EIS)和极化技术研究了X80管线钢在红壤泥浆中的早期腐蚀行为。结果表明,X80管线钢在水饱和红壤中腐蚀初期(15 d内)的EIS具有两个时间常数特征,高频端呈现土壤介质特征容抗弧,10-2~104Hz频区为腐蚀界面反应过程对应的容抗弧,低频区(<10-2)为点蚀形核期产生的感抗弧;腐蚀30 d后电极反应过程受扩散过程控制。提出了红壤对管线钢的高腐蚀性与红壤铁氧化物间的关联。     

厚规格X80管线钢的组织及力学性能研究

采用光学显微镜、透射电镜等方法,研究了22 mm厚的X80管线钢的组织及力学性能.结果表明:采取新型成分设计的厚规格X80管线钢,在实验室控轧控冷工艺下有较好的力学性能;当最终水冷速度为20℃/s时,实验钢有着最佳的力学性能,这归因于Mn、Cr、Mo等提高钢淬透性元素以及冷却时内部主要为均匀细小的针状铁素体共同作用的结果.