X70MS管线钢抗HIC性能研究

X70MS管线钢主要用于输送含有H₂S等酸性介质的石油和天然气,由于其特殊的服役环境,因此需要管线钢具有非常良好的抗HIC性能。为了降低X70MS管线钢的HIC敏感性,提高其服役安全性,采用NACE TM 0284-2016氢致开裂标准试验方法,对X70MS管线钢的抗HIC性能进行了研究。结果表明：X70MS管线钢的组织为铁素体、贝氏体以及M/A岛;HIC试验中,裂纹的各个指标参数均符合国内西气东输工程用X70管线钢评定标准的要求,具有良好的抗HIC性能;HIC裂纹是由Al₂O₃夹杂物以及铸坯中C元素偏析遗传到钢板中形成大块状的M/A岛富碳组织所致,Al₂O₃夹杂物与M/A岛组织相互间的耦合作用会加剧X70MS管线钢抗HIC性能恶化,并且M/A岛组织数量、分布、尺寸是影响X70MS管线钢抗HIC性能的重要因素。     

稀土对X80管线钢显微组织和力学性能的影响

应用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)研究了铈对X80管线钢显微组织、夹杂物以及力学性能的影响。结果表明,稀土元素改善了X80管线钢显微组织,使铁素体趋于针状铁素体;改变了夹杂物的形貌和大小,使夹杂物球化;加微量稀土元素铈使抗拉强度提高了9%,试样断口韧窝更加均匀,韧窝中出现了细小的稀土复合夹杂物。     

武钢薄板坯连铸连轧X70管线钢的工业试制

主要介绍在武钢CSP线上试制X70管线钢的化学成分设计和轧制工艺控制,并对试验钢的力学性能、金相组织及析出物等进行详细分析.试验结果表明,采用合适的控轧控冷工艺,可保证其力学性能达到设计要求.试验钢的显微组织为先共析铁素体+针状铁素体,平均晶粒尺寸细小,是X70管线钢的理想金相组织.     

X70管线钢钙处理研究

在X70管线钢LF精炼后期分别以100 m/min和200 m/min速度向钢中喂入300~500 m硅钙线或添加硅钙钡铁,对钢中夹杂物进行变性处理。喂钙后钢样、结晶器钢样和铸坯样中的CaTot和夹杂物分析表明:钙处理后钢中钙含量在不断下降;夹杂物的组成、形貌和尺寸也在不断变化。根据钢中夹杂物的变化、夹杂物对高级别管线钢性能和连铸顺行的影响,提出了高级别管线钢生产中夹杂物变性控制策略。     

X70管线钢中夹杂物控制试验研究

试验研究了X70管线钢中的夹杂物形貌、成分及大小,结果表明,钢中存在大颗粒的硅酸盐或SiO2夹杂物。在分析X70管线钢中硅酸盐类夹杂物存在的有害性的基础上,提出了避免钢中硅酸盐类夹杂物产生的措施,应用于生产并得到了较好的效果。     

X70管线钢中夹杂物控制试验研究

研究了X70管线钢中的夹杂物形貌、成分及大小,试验结果表明钢中存在大颗粒的硅酸盐或SiO2夹杂物;在分析了X70管线钢中硅酸盐类夹杂物存在的有害性的基础上,提出了避免钢中硅酸盐类夹杂物产生的措施,应用于生产并得到了较好的效果。     

X70管线钢中夹杂物控制试验研究

试验研究了X70管线钢中的夹杂物形貌、成分及大小，试验结果表明，钢中存在大颗粒的硅酸盐或SiO2夹杂物。在分析X70管线钢中硅酸盐类夹杂物存在的有害性的基础上，提出了避免钢中硅酸盐类夹杂物产生的措施，应用于生产并得到了较好的效果。     

Ti-Al复合脱氧钢中夹杂物的析出行为及对钢的组织的影响

利用光学显微镜和扫描电镜、透射电镜对Ti-Al复合脱氧钢中夹杂物的析出行为进行了研究。结果表明：在Ti-Al复合脱氧钢熔炼试验中,通过采取钢熔化后先加碳、硅、锰、铌进行预脱氧,再加铝进行脱氧,最后再加钛进行终脱氧的脱氧合金化处理方式,钢中产生的夹杂物主要为Ti-Al复合夹杂物或Ti-Al-Mn等复合夹杂物,夹杂物尺寸为1-3μm,分布比较均匀。这些分布较均匀的细小夹杂物引起了周围钢组织的高密度位错,诱导了大量晶内针状铁素体的形成,细化了钢的组织,提高了性能。     

X80级管线钢的组织和力学性能

对成分(%)为:0.04C,1.87Mn,0.27Mo,0.06Nb,0.006V,0.017Ti的X80级管线钢进行了组织和冲击韧性、强度试验,并与X70级管线钢进行对比。试验结果表明,当X80钢的组织为针状铁素体和细小弥散的贝氏体时,该钢有较好的强韧性,抗拉强度达750 MPa,屈强比接近0.85,高于X70级管线钢。     

X80管线钢和管线钢管的组织细化

为满足X80管线钢和管线钢管的高强韧性要求,采取的组织细化的方法包括:反复再结晶细化奥氏体晶粒;结合Nb微合金化技术的未再结晶区控制轧制;添加Mo推迟高温相变,采用加速冷却,获得针状铁素体组织;利用TiN等第二相粒子阻止奥氏体晶粒长大;控制钢中夹杂物的组成、尺寸和分布,诱导晶内针状铁素体形核,得到细小的HAZ组织.     

含钛夹杂在X120钢中析出及对铁素体形核的诱导

运用热力学计算了X120管线钢含钛夹杂物在钢液中的析出条件,以X120管线钢钛的目标成分ω(Ti)=0.015％计算,当ω(Al)=0.000 35％～0.003 30％时,生成Al2 O3·TiO2; ω(Al)＞0.003 30％时,则有Al2O3生成;要生成纯的MgO夹杂,钢中ω(Mg)＞1.62×1013;ω(Mg)=0.0008％就可以生成2MgO·TiO2复合夹杂;X120管线钢没有纯的MgO夹杂,X120管线钢中会生成2MgO·Ti2O3、MgO·Al2O3、SiO2、Al2O3、Ti2O3、MnO等脱氧产物,这些脱氧产物还会和硫化物一起形成复合夹杂物.对夹杂物扫描电镜的观察与热力学计算的结果一致.在扫描电镜下观察了含钛夹杂物对铁素体的诱导,表明X120管线钢中含钛夹杂具有很好的诱导铁素体形核能力.     

管线钢裂纹萌生及其扩展的研究

采用硫化氢腐蚀试验、金相显微镜和扫描电镜(SEM)观察及EDS分析研究了非金属夹杂物和微观组织对X65管线钢氢致裂纹(HIC)萌生和扩展的影响.研究表明:晶界、相界、脆硬的非金属夹杂物是钢中的氢陷阱.夹杂物的尺寸、形态及类型影响管线钢的HIC敏感性.HIC不易在小尺寸球形夹杂物上萌生,而长条和具有尖角的非金属夹杂物使钢具有高HIC敏感性,Ca处理能使夹杂形态趋于分散的球形,降低钢的HIC敏感性;HIC裂纹易在脆硬的富Si夹杂物处萌生和扩展.与铁素体组织相比,HIC更易在脆硬的贝氏体组织中扩展,HIC可沿着晶界或穿过晶界扩展.     

X70管线钢铸坯中非金属夹杂物的研究

利用大样电解、金相观测、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)等手段,对X70管线钢铸坯中夹杂物的数量、粒径、形貌及组分进行了研究.结果表明:X70管线钢铸坯中夹杂物数量较多,粒径较大,且多为复合夹杂.针对大型夹杂物中硫化物、氧化物、硅铝酸盐和钙铝酸盐复合夹杂的特点,分析了铸坯中夹杂物的主要来源.     

钢中非金属夹杂物对显微组织的影响

使用金相法对碳素结构钢Q235B钢板的拉伸试样非正常断口进行分析,研究了钢中夹杂物类型和形态以及钢的显微组织。结果表明,Q235B钢板拉伸试样非正常断口及附近部位夹杂物严重,且存在粗大的带状组织,带状铁素体中有明显的非金属夹杂物。粗大带状组织的形成原因是由于铁素体以非金属夹杂物为结晶核心并沿着非金属夹杂物的变形方向生长而形成的。     

钛夹杂物细化管线钢热影响区组织研究现状

阐明了钢中夹杂物（氧化物冶金技术）对焊接热影响区组织的影响,综述了钢中各种含钛夹杂物对晶内铁素体的形核机制的研究概况,包括钛脱氧、Ti- Mg复合脱氧、Ti- Nb- N复合脱氧、Ti- Al复合脱氧及Ti- Mn- Si复合脱氧等几项措施,探讨了在这些措施下,如何对铁素体的形成提供最佳条件。最后,对钛夹杂物细化管线钢焊缝组织研究的发展做出了展望。     

高强度管线钢落锤撕裂性能的试验

摘要：以X80管线钢为试验材料,采用金相显微镜和扫描电子显微镜,研究了显微组织、M/A、夹杂物对管线钢落锤撕裂性能的影响。结果表明,管线钢落锤撕裂性能（DWTT）随着多边形铁素体体积分数的增加而改善,当多边形铁素体的体积分数超过某一临界值(约28%)后,DWTT性能开始降低;组织中的M/A岛细小且弥散分布,其尺寸控制在纳米级别有利于改善DWTT性能;针对本研究试验钢,若其厚度方向上组织均匀、组织中铁素体体积分数为28%、M/A岛平均尺寸和比例分别为0.42μm和2.8%时,试验钢具有最好的落锤撕裂性能（韧性剪切面积率94.5%）。     

中性盐电解提取钢中微细夹杂物研究

提出了一种在实验室环境下,以6 g/L柠檬酸钠、10 g/L氯化钠、30 g/L硫酸亚铁,10 g/L氟化铵为电解液,石墨板为阴极电解提取钢中夹杂物的方法。用该方法对管线钢和电工钢中夹杂物提取后,分别用扫描电镜和X射线能谱仪对夹杂物进行形貌观察和成分分析。结果显示,在获得的管线钢的微细夹杂物中存在大量球状的纳米级夹杂物,这些夹杂物是低碳贝氏体钢中的弥散强化相,含有强韧化合金元素,对管线钢落锤性能具有重要影响;在获得电工钢的非金属夹杂物中存在变形夹杂物,在钢的轧制过程中变成片状,对钢的轧制性能具有影响。由于本法不仅能够提取一些对于钢材有危害性的碳化物夹杂物,还可以提取其他容易在酸碱条件下被侵蚀掉的细小夹杂物,且夹杂物形貌保存完整,成分不受电解液的影响,因此可用于对组织纯净度要求较高的低碳贝氏体钢、电工钢等钢种的夹杂物分析。     

高应变用途双相显微组织超高强度管线钢的开发

为开发具有更高变形性能的高强度管线钢开展了广泛的研究,提高变形性能的关键技术之一是双相显微组织的控制。通过应用热机械控制轧制工艺(TMCP),即控制轧制加快速冷却的工艺,可以得到具有铁素体-贝氏体显微组织的钢板。采用了低碳无硼钢,以便能够控制轧制后的冷却和以最大冷却速率的快速冷却过程中形成铁素体,提高强度到X120级别。在快速冷却后还采用了在线热处理工艺,以提高基体材料的夏比冲击功。通过双相显微组织控制进行了X120高变形性能管线钢的试生产。本文介绍了X120管线钢的显微组织和力学性能。     

济钢高级别管线钢X70的开发

针对高级别管线钢X70的性能要求,采用低C-Mn-Nb-Mo的化学成分设计和TMCP轧制工艺获得针状铁素体组织的设计思路,结合济钢现有的工艺装备,通过精心操作,试生产出满足标准要求的高级别管线钢X70。     

高级别管线钢的组织性能及变形抗力模型

以X80管线钢为例,对高级别管线钢的组织性能及变形抗力模型进行了研究.对实验室试制的X80级高级别管线钢的力学性能、显微组织进行了分析研究;利用Gleeble-1500热模拟试验机对高级别管线钢的变形抗力模及其影响因素型进行了研究.结果表明:此次实验室试制的厚度为11 mm的X80高级别管线钢力学性能优良,平均屈服强度为640 MPa,平均抗拉强度为730 MPa,屈强比为0.88,-20℃条件下平均冲击功为320J.通过对试验钢进行显微组织观察发现X80级高级别管线钢的显微组织主要为粒状贝氏体加针状铁素体组织.