低温条件下带状组织对X70管线钢弯管性能的影响

通过低温夏比冲击试验、拉伸试验及水压爆破试验等,研究了带状组织对X70管线钢弯管性能的影响。结果表明:当试验温度相同时,含带状组织X70管线钢弯管的冲击功比无带状组织弯管的增加了10~30J;带状组织对X70管线钢弯管不同区域的拉伸强度影响不大,但含带状组织弯管的屈强比较高,拉伸性能比无带状组织弯管的差;带状组织的存在对弯管的水压爆破试验结果的影响较小。     

退火对热轧X80管线钢织构和断口分离的影响

对"西气东输"二线工程使用的X80管线钢进行拉伸、冲击、落锤撕裂等试验时,在试样断口上产生了明显的断口分离现象;采用背散射电子衍射(EBSD)试验方法,通过分析该管线钢退火前后的显微组织和织构形态的变化,研究了断口分离产生的原因。结果表明:热轧态的X80钢板中存在明显的{111}〈110〉和{110}〈001〉织构;在700℃退火2 h后,这两类织构组分有所减少,并且出现了新的{110}〈111〉织构;退火后,该管线钢材料的平均晶粒尺寸由原来的2.27μm变为2.84μm,断口分离程度消除或减轻。     

管线钢带状组织对CO2/H2S腐蚀行为影响的比较分析

分析比较了带状组织级别不同的管线钢在低温区CO2＋NACE及CO2／H2S＋NACE溶液中的腐蚀速率和腐蚀形态。证实腐蚀环境不同，带状组织对腐蚀速率的影响不同；带状组织级别较高的钢材．发生局部腐蚀及SCC和HIC的倾向性较大，局部腐蚀的程度较严重。并提出要提高管线钢的抗CO2及H2S腐蚀性能。应控制带状组织级别。     

电化学充氢条件下夹杂物对管线钢氢致开裂敏感性的影响

对X52、20、X70管线钢在0.5mol·L-1H2SO4溶液中进行电化学充氢试验,研究了钢中夹杂物形态、大小、数量、分布对管线钢氢致开裂(HIC)的影响。结果表明:X52钢的HIC敏感性远小于20钢和X70钢的;20钢中的MnS夹杂物并不是氢致裂纹的必然形核位置,而Al2O3、复合氧化物/铁的碳化物、硅夹杂物则是更为有害的氢致裂纹源;X70钢中以Al2O3、铁的碳化物造成的氢致开裂危害最大;相邻夹杂物形成的裂纹源不断扩展并合成了更大的裂纹。     

多边形铁素体的体积分数和大小对管线钢落锤撕裂性能的影响

在天然气管线脆性断裂止裂的研究中,由于落锤撕裂试验(Drop weight tear test,DWTT)采用了全板厚试样,其试验状态接近管道在实际情况下的应力应变状态,能充分显示管材断裂的真实状况及其止裂能力,所以,DWTT已经成为评价管线钢脆性断裂止裂能力的重要方法,并以试样的断口纤维率(Shear-areapercentage,SA)大小作为衡量标准.在不同的工业生产条件下轧制X70管线钢,并对它们进行落锤撕裂试验、疲劳试验、拉伸试验及冲击试验,探讨X70管线钢显微组织中多边形铁素体体积分数和大小对DWTT断口纤维率的影响.研究结果表明,当多边形铁素体作为第二相存在时,断口纤维率随着多边形铁素体体积分数的增加呈现出先上升后下降的特点;当多边形铁素体作为主要基体组织存在时,断口纤维率主要受多边形铁素体晶粒大小的影响,并且晶粒越细断口纤维率越高.     

显微组织对超低碳X80管线钢氢致开裂行为的影响

对超低碳X80管线钢分别进行了正火和淬火处理,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术等手段,研究了显微组织对试验钢氢致开裂(HIC)行为的影响。结果表明:未经热处理的试验钢显微组织为针状铁素体,该组织的抗HIC性能优于正火后多边形铁素体组织和淬火后贝氏体铁素体组织的抗HIC性能;大小角度晶界的均匀分布有利于提高试验钢的抗HIC性能,高密度的小角度晶界可以阻止氢致裂纹扩展。     

温度对X70管线钢在碱性溶液中应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了温度对X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响,并利用扫描电镜分析了不同温度下的拉伸断口形貌.结果表明:温度对X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的SCC行为影响较大且很复杂;在低温下(20～30℃),X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的SCC敏感性较大,机理为阳极溶解与氢致开裂混合机理;在50℃以上的高温区,X70管线钢的SCC敏感性也较大,机理为腐蚀膜导致的断裂;在40℃附近,X70管线钢的应力腐蚀以溶解形式为主,SCC敏感性较低.     

X70管线钢表面镍基合金堆焊层/母材界面的显微组织及氢致开裂行为

采用手工非熔化极惰性气体钨极保护焊将ERNiCrMo-3镍基合金焊丝堆焊于X70管线钢表面,分析了堆焊层/母材界面处的显微组织、元素分布和硬度分布,并采用电解充氢方法研究了氢致裂纹萌生位置和扩展方式。结果表明:X70管线钢表面镍基合金堆焊层/母材界面热影响区中细晶区的组织为细小铁素体和少量珠光体,靠近熔合线粗晶区的组织为粗大的铁素体,熔合区的组织为马氏体,堆焊层的组织为树枝状奥氏体;堆焊层冲击断口呈韧性断裂特征,母材断口呈解理或准解理脆性断裂特征,熔合区断口呈由浅韧窝+准解理组成的具有变形特征的混合过渡特征;堆焊层和熔合区的硬度均高于母材的;堆焊层表面氢致裂纹萌生于Al2O3和单质硅夹杂物处,扩展方式为沿晶和穿晶扩展。     

高温变形对X70管线钢组织与性能的影响

采用热模拟技术模拟了X70管线钢感应加热弯管的制造过程,研究了不同变形加热温度、应变量和变形后冷却速率对X70管线钢组织与性能的影响。结果表明:高温变形可使X70管线钢的强韧性获得提高;变形加热温度小于1 050℃时可使X70钢获得较好的韧性;变形后冷却速率的增加使X70钢的韧性增加。     

X90管线钢焊接接头氢致开裂敏感性研究

X90管线钢在石油天然气管道中具有广泛应用前景,其焊接接头在服役过程中存在氢致开裂(Hydrogen induced cracking,HIC)倾向。采用电化学氢渗透试验和预充氢慢应变速率拉伸试验(Slow strain rate tensile test,SSRT),对X90管线钢焊接接头的氢捕获效率和氢致开裂敏感性进行了研究。利用场发射扫描电子显微镜(Field emission scanning electronic microscope,FE-SEM)对试样断口形貌及裂纹处夹杂物进行观察和分析,采用氢微印技术(Hydrogen microprint technique,HMT)对显微组织中氢的局部分布和聚集进行分析。结果表明,不同充氢电流密度下,X90管线钢焊接接头SSRT试样的断裂位置均为焊缝,其氢致开裂敏感性明显高于母材。与X90管线钢母材相比,焊缝中氢扩散系数较小,氢浓度、可逆和不可逆氢陷阱密度均较高。焊缝中的针状铁素体、贝氏体组织晶界及其亚晶界和夹杂均是有效的氢捕获陷阱,具有较高的氢捕获效率;焊缝中尺寸大于2μm夹杂物的数量多于母材,氢致裂纹易在富Al、富S、富Si夹杂...     

冷却速度对X70管线钢性能的影响

论述了以TMCP工艺生产X70,研究了不同冷却速度对X70组织和性能的影响。结果显示,在较小冷速下,主要得到铁素体和珠光体组织;适当增大冷却速度,可得到针状铁素体为主的组织,试样的强度和韧性得到提高;冷速过大时,有M-A岛状组织生成。     

X70管线钢拉伸性能试验研究

对X70系列大口径厚壁天然气管道材料不同取样方式和取向的拉伸试样进行试验，结果表明：X70管线钢具有连续屈服特征，无明显的屈服平台，延伸率非常大。其力学性能呈现明显的各向异性，横向拉伸的屈服强度、抗拉强度及弹性模量均比纵向拉伸的高。试样的截面形状和尺寸对抗拉强度有一定的影响，对屈服强度影响很小。由于材料内部的片状缺陷引起的沿厚度方向强度降低和横向拉应力的作用，断裂时在板状试样短边中心出现分层开裂。因此，在进行结构设计和安全评定时应充分考虑X70管线钢特殊的力学性能。     

X80管线钢氢致断裂断口分析

用光学显微镜和扫描电镜观察了不同充氢电流下恒载荷拉伸试样、慢应变速率拉伸试样的显微组织和断口形貌。结果表明：随氢浓度增加、应力减小或应变速率降低，试样断口逐渐从韧性断口向脆性断口过渡；氢致开裂微裂纹通常在杂质处形成并呈不连续扩展，形成穿晶断裂。     

高钢级管线钢中M/A岛的微观特征及其对力学性能的影响

通过光学显微镜和扫描电子显微镜对四种X80和X100管线钢管材组织中马氏体和残余奥氏体(M/A)岛的微观特征进行了对比分析,并结合力学性能检测,研究了M/A岛的微观特征对力学性能的影响.结果表明:X80管线钢组织中的M/A岛呈块状或点状,有尖角且不均匀分布;X100管线钢组织中的M/A岛呈点状或条状弥散分布;管线钢组织...     

X70管线钢冷丝填充埋弧焊焊接工艺

根据X70管线钢的焊接性,提出了采用冷丝埋弧焊的工艺方法来解决焊接接头热影响区的脆化现象,通过向熔池中添加＂冷丝＂,消耗过热能量来提高焊接接头的韧性。确定X70管线钢在不同线能量下的最佳冷丝填充速度;最终得出X70管线钢冷丝埋弧焊焊接工艺参数。     

显微组织对X80管线钢冲击性能的影响

利用光学显微镜、透射电子显微镜、落锤冲击试验机等研究了具有不同显微组织高温轧制X80管线钢的冲击性能,并分析了不同显微组织中析出物的成分及尺寸。结果表明:具有针状铁素体和多边形铁素体的X80管线钢较粒状贝氏体钢铁具有更高的冲击功和断面纤维率,且二者都具有较高的裂纹扩展功,三种显微组织X80管线钢的析出物尺寸均主要集中在50~140 nm,其产生的析出强化作用对韧性损害较小;综合考虑强度及韧性的要求,对开发高温轧制22 mm厚的X80管线钢来说,宜采用针状铁素体组织。     

X70管线管焊接工艺与CTOD之间回归方程的建立

应用一次回归正交设计法，对X70管线钢环焊过程的焊接212艺参数进行设计，采用设计后的焊接工艺对X70管线管进行施焊，对环焊接头进行裂纹尖端张开位移试验，最后回归得到CTOD值与焊接工艺之间的回归数学模型。X70管线钢环焊接头的CTOD值的影响因素主要为线能量、预热温度和板厚，应用此数学模型计算的CTOD值与试验值符合较好。     

提高X70钢级输气管线设计系数的探讨

总结了高钢级管线在国内外的使用情况,分析了西气东输工程用X70管线钢的力学性能参数、不同时期API标准的变化和API标准与企业标准的差异,探讨了提高X70管线设计系数的可能性。结果表明：在现有的技术条件下采用合适的方法逐步提高设计系数是可行的。     

表面机械研磨处理对X80管线钢焊接接头组织与性能的影响

采用表面机械研磨处理(SMAT)技术对X80管线钢焊接接头进行了30,60及90 min表面纳米化处理,分别采用光学显微镜、X射线衍射仪、表面粗糙度仪及显微硬度计等研究了SMAT不同时间后X80管线钢焊接接头的显微组织、晶粒尺寸、表面粗糙度及显微硬度的变化。结果表明:SMAT不同时间后均可在X80管线钢焊接接头表面获得一定厚度的塑性变形层,且随着SMAT时间的延长,塑性变形层厚度逐渐增加,实现了焊接接头的表面纳米化(组织均匀化);SMAT可以显著提高焊接接头表面的显微硬度,使显微硬度沿深度呈梯度分布;SMAT还可改善焊接接头表面粗糙度,随SMAT时间的延长表面粗糙度逐渐减小。     

X80管线钢焊接接头的硫化氢应力腐蚀试验研究

采用X80管线钢焊接接头制作楔形张开加载（WOL）试样，在硫化氢介质中进行恒位移应力腐蚀试验，分别测得母材、焊缝和热影响区的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率da／dt。试验结果表明，热影响区的‰最小，裂纹扩展速率最大，具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力，是应力腐蚀开裂的薄弱环节。且通过对X80管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响X80钢应力腐蚀影响因素提供了试验依据，并对试验结果予以验证。