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。     

预热温度和冷却速度对X80抗大变形管线钢焊接粗晶区性能的影响

采用插销试验和热模拟技术研究了不同预热温度和冷却速度对X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的冷裂纹敏感性及组织性能的影响。试验结果表明,随着预热温度的升高,X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的临界断裂应力提高,抗冷裂纹敏感性能力增强;当预热温度达到150℃时,粗晶区的冷裂纹敏感性变得很小,断口形貌为韧窝状;随着冷却速度的增加,X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的显微硬度升高,而断裂韧性由高到低,再由低到高,当冷却速度达到2~25℃/s时,粗晶区具有优良的断裂韧性;当进一步增大冷却速度时,由于板条马氏体的形成,粗晶区断裂韧性迅速降低。     

X100管线钢加工过程中组织变化的热模拟研究

通过热模拟试验对X100管线钢在热加工过程中终轧温度和弛豫温度对显微组织的影响进行了研究,对不同终轧温度和弛豫温度作用下的组织转变规律和组织特征进行了深入分析。结果表明,通过调整终轧温度和弛豫温度可控制X100管线钢中多边形铁素体的含量,从而影响X100管线钢的力学性能。本研究可为开发具有优良变形能力的X100管线钢提供重要理论支持。     

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。     

针状铁素体管线钢的组织结构及其与力学性能的关系研究

基于控轧控冷工艺研究,在化学成分相同的超低碳微合金管线钢中获得了不同组成比的针状铁素体（AF）复相组织,探讨了其与力学性能的关系。结果表明：①降低终轧温度导致有效晶粒尺寸明显减小,冷却速度和模拟卷取温度的变化对有效晶粒尺寸影响不大;②降低终轧温度,提高冷速,会促进AF复相组织中粒状贝氏体铁素体（GF）、贝氏体铁素体（BF）等低温组织含量的增加,提高模拟卷取温度增强的析出强化效果不如降低终轧温度导致的AF低温组织含量提高和晶粒细化对强度提高的贡献大;③随着终轧温度的下降,大角度晶界含量先提高后降低,在相变点以上40℃附近达到最高值,大角度晶界含量越高,低温韧性越好;④当管线钢获得较高BF和GF含量、低的准多边形铁素体（QF）含量组成的细小AF组织时,综合力学性能优良。     

武钢X80级热轧厚板卷的试制与生产

介绍了武钢X80级热轧厚板卷的生产设备、生产工艺控制。分析了X80级钢的化学成分和金相组织。对X80级热轧板卷及用其所试制的螺旋埋弧焊管的拉伸、冷弯、硬度、系列温度冲击韧性、DWTT等性能进行了测试。结果表明，武钢采用控轧和强制加速冷却工艺生产的17．5mm和15、3mm厚X80级热轧板卷强韧性高，焊接性能良好；组织为针状铁素体加少量弥散分布的岛状组织，其性能和组织符合API 5L和中国石油天然气集团公司对X80级管线钢的标准要求，可满足X80钢级螺旋焊管的制管要求。     

微观组织对管线钢落锤性能的影响研究

为了提高输送管道安全性,保证管体开裂后材料具有一定的止裂能力,采用大能量摆锤冲击试验机研究了壁厚对X80管线钢 DWTT 剪切面积和能量密度的影响,并利用金相显微镜和透射电镜分析了带状组织、位错、组织均匀性等对 DWTT 性能的影响。结果显示,随着钢板厚度的增加,管线钢的韧脆转变温度升高,韧脆转变区的能量密度降低;高硬度粗大的M/A组织带会严重恶化DWTT 性能;而细小均匀的贝氏体组织使管线钢具有较高的 DWTT 性能。研究表明,优化连铸工艺减轻中心偏析,优化控轧控冷工艺以及消除钢板心部带状组织,提高钢板壁厚方向组织均匀性对改善厚壁管线钢低温落锤性能有显著作用。     

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。     

X100和X80管线钢组织与冲击性能分析

通过对X100和X80管线钢横截面试样进行OM,SEM,TEM和EBSD观察,研究了X100和X80管线钢的显微组织和冲击韧性,并采用EBSD技术获得材料的有效晶粒尺寸和晶界取向角,得出有效晶粒尺寸和大角度晶界比例是影响管线钢冲击韧性的重要因素。对冲击断口中出现的分层裂纹进行了研究,得出BF带、M/A带和原奥氏体晶界破裂促使管线钢产生分层裂纹。     

塑性变形对落锤撕裂试验异常断口的影响

介绍了塑性变形对不同组织管线钢DWTT出现异常断口的影响,试样抗拉强度基本相同,采用20 mm厚相同规格,在同一温度下进行试验。研究结果表明,DWTT中的变形主要包括3部分,分别为落锤冲击、弯曲压缩和弯曲拉伸产生的变形;落锤冲击对20 mm厚试样产生的变形有限,且影响区域与异常断口出现的位置不相对应;与落锤冲击相比,弯曲变形产生的塑性应变当量占主导地位,与显微组织无关。这说明异常断口是弯曲变形超过了材料临界塑性应变当量而产生的。     

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。     

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...     

X80管线钢屈服强度偏低原因探索

利用Minitab统计软件,对邯钢公司X80管线钢生产初期出现屈服强度偏低的问题进行了系统分析,主要从冶炼成分、轧制工艺、金相组织等方面进行了研究。结果表明,熔炼成分中的主要强化元素C,Mn,Nb,Mo和轧制过程中的终轧、卷取温度等关键控制点过程控制能力均较高,未出现异常,主要制约点在于热轧工序层流冷却水温偏高导致冷却速度降低,致使金相组织异常,出现较多的准多边形及多边形铁素体,马奥岛分布不一,颗粒大小不均,从而造成屈服强度偏低。     

组织特征对高强管线钢焊缝及热影响区韧性的影响

为了研究组织特征对高强管线钢管焊缝及热影响区韧性的影响,降低管线建设成本,保证服役管道的安全性和可靠性,以X80管线钢为例,分析了奥氏体晶粒尺寸、第二项粒子、HAZ粗晶区第二相组织等对管线钢管焊缝及HAZ韧性的影响。分析结果表明,适当控制t8/5和tH,保证第二相粒子的数量、均匀分布及HAZ粗晶区贝氏体的均匀化和精细化,避免岛链状大尺寸尖角型M-A组元的产生是提高焊缝及热影响区韧性的有效方法。另外,在焊材的设计和制备上做好多元合金和微合金含量的精细配比和冶炼,防止合金元素偏聚,形成大尺寸夹杂和异类相影响焊缝塑韧性。     

热处理对X80管线钢组织性能的影响

通过对X80管线钢淬火与高温回火的热处理试验研究,分析了淬火温度及回火温度对X80管线钢组织与性能的影响。试验结果表明,X80管线钢在930℃时已经能够完全奥氏体化,并获得板条状马氏体组织,且X80管线钢回火稳定性较高,力学性能相对稳定,并且随回火温度变化呈现出一定的规律性,在650℃回火时,其强度和塑性变化较为明显。     

管线钢平面应变断裂韧性经验模型研究

为了研究高钢级管线钢断裂韧性受试样厚度影响的变化规律,对X80管线钢不同厚度的试样进行了系列断裂韧性试验,建立了X80管线钢平面应变断裂韧性和临界壁厚关系的经验估算模型。基于试验结果以及三维断裂力学理论和准则,对所建立的经验模型进行了验证。结果表明,对于X80管材,平面应变的临界壁厚大约在50 mm,与厚壁弯管的爆破试验结果基本吻合;经验估算模型的预测结果较为准确,能够满足工程应用的需要。     

X80～X120高钢级管线钢的最新进展

介绍了高强度管线钢的制造技术概况,分析和讨论了X80,X100和X120级钢板、钢管的显微组织和力学性能;通过UOE模拟装置,对从钢板到钢管成型后力学性能的变化进行了评价,所测试的X80钢板和钢管具有优异的落锤撕裂试验(DWTT)性能;对X80管线管的变形能力进行了评价,其屈曲能力符合DNV和API规范;研制的X100钢可以制成具有适当性能的UOE钢管;进行了X120管线钢的研制,其拉伸性能完全符合目前研究所要求的性能指标。     

X120管线钢焊接热影响区组织与韧性

采用热模拟试验技术,研究了X120管线钢焊接热影响区的组织与性能变化规律,结果表明：在X120钢的焊接热影响区中存在两个脆化区,即焊接粗晶区和两相临界区。粗晶区随焊接热输入的增加,脆化有减弱的趋势。该钢采用低C、高Nb、微Ti复合成分设计,有利于抑制焊接粗晶区原奥氏体晶粒长大,但高的合金含量及B的添加增加了钢的淬透性,导致了粗晶区韧性的降低。沿原奥氏体晶粒形成的岛状组织是导致两相区韧性降低的主要原因。     

关于DWTT的管线钢产品标准和试验标准对比分析

对比分析了国内外目前常用钢管产品标准对管体落锤撕裂试验(DWTT)的规定以及DWTT标准的差异.通过对比分析得出:对高钢级壁厚大于19 mm的管线管,DWTT的取样、试验方法以及温度降低幅度等需要进一步深入研究,以补充或完善标准不足.建议X52及其以上钢级,外径≥508 mm,壁厚≥8mm的管线钢管应考虑进行DWTT,...     

X80钢焊接热影响区脆化软化现象热模拟试验研究

为了研究X80管线钢焊接热影响区(HAZ)组织及力学性能随冷却速度和焊接线能量的变化规律,采用热模拟试验的方法,对特定化学成分和原始金相组织的26.4 mm厚X80管线钢进行了热模拟试验。试验结果表明:通过采用加速冷却或高熔敷率低线能量焊接工艺,可以适当提高热影响区冷却速度,达到细化热影响区晶粒、改善或消除热影响区脆化软化的目的,有效改善了X80管线钢热影响区强韧匹配,提高了产品合格率。