轧后冷速对X100管线钢组织和力学性能的影响

通过热模拟试验机、光学显微镜对X100管线钢在连续冷却转变下的显微组织进行了研究,然后对其进行热轧,研究了轧后冷速对试验钢组织和力学性能的影响。结果表明:随冷速增大,试验钢组织中依次出现多边形铁素体、粒状贝氏体和贝氏体铁素体;当轧后冷速为20～42℃·s-1时,试验钢可获得由粒状贝氏体和贝氏体铁素体组成的组织以及良好的力学性能。     

弛豫时间对X100管线钢组织和力学性能的影响

采用拉伸试验、冲击试验以及显微组织观察等方法研究了轧后弛豫时间对X100管线钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:随着弛豫时间延长,贝氏体铁素体板条变宽,板条内部位错密度降低,碳氮化物析出量增多,屈服强度呈现先减小后增大的趋势,抗拉强度缓慢增加,屈强比与断后伸长率先降低后升高然后再降低,-20℃下的冲击功先升高后降低;弛豫时间为52s时能够获得较高的强度、韧性和均匀伸长率,可满足X100管线钢抗大变形的要求。     

临界区加速冷却对X100管线钢组织性能的影响

采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段,对X100管线钢在(α+γ)临界区加速冷却工艺下组织性能的变化规律进行研究。结果表明,通过临界区的加速冷却方法,可使X100获得(B+F)双相组织。这种双相组织使得X100管线钢具有连续屈服的能力,表现为高的初始应变硬化倾向和大的均匀变形能力。在初始加速冷却温度为830～850℃时的加速冷却,使得X100具有高的强度、塑性、形变强化指数、韧性和低的屈强比,表现出了优良的强韧水平。此时形成的以细小的贝氏体为主,辅以少量细小、高密度位错的铁素体的组织结构赋予了材料高的强韧特性。研究还表明,随初始加速冷却温度降低,铁素体体积分数增加,引起材料强度的降低和形变强化指数的增加。     

应用串联电化学充氢方法研究氢及应力对2.25Cr-1Mo钢回火脆化的影响

开发了一种串联电化学充氢方法,可以一次性有效地对试样进行充氢,新充氢方法有效解决了以往电化学充氢方法中试样的氢含量不均匀问题;将放入加氢反应器中运行了10万h的2.25Cr-1Mo钢块脱脆后,再在468℃脆化200 h,制备了四种状态的脆化试样,即200 h回火脆化、应力作用下200 h回火脆化、200 h回火脆化后充...     

表面状态对X80管线钢腐蚀行为的影响

采用线性极化测试、电化学阻抗谱和动电位极化等电化学测试技术并结合表面分析方法,研究了表面状态对X80管线钢在模拟土壤溶液(NS4)中的腐蚀行为影响。试验结果表明,随着表面粗糙度下降,其自然腐蚀电位向正向移动,腐蚀电流密度下降,即腐蚀速率减小;不同粗糙度的X80钢试样在NS4溶液中电化学阻抗谱表现为一个时间常数;随表面粗糙度的逐渐减小,电荷转移、电阻逐渐增大。微观形貌显示,试样表面腐蚀产物随着粗糙度的减小而逐渐减少。试样表面效应是引起不同粗糙度钢腐蚀差异的重要因素。     

临界区加速冷却始冷温度对X100大变形管线钢组织和力学性能的影响

利用热模拟试验、力学性能测试和组织分析等方法,研究了X100大变形管线钢在临界区加速冷却(50℃·s-1)条件下始冷温度对其显微组织与力学性能的影响。结果表明:通过临界区加速冷却,X100管线钢可获得贝氏体+铁素体(B+F)的双相组织;随着始冷温度的升高,试验钢中的贝氏体含量增多,铁素体含量降低,导致材料屈服强度上升,塑性下降;当始冷温度为840℃时,试验钢的强韧性较高,屈强比为0.69,均匀伸长率为15.5%,形变强化指数为0.14,可以满足大变形管线钢的使用要求;细小、多位向分布的贝氏体和较高位错密度的多边形铁素体是试验钢获得较高强韧性和优良大变形能力的原因。     

X100管线钢焊接热影响区不同区域的显微组织与冲击韧性

采用Gleeble-3500型热模拟试验机在不同峰值温度下对X100管线钢进行单道焊热模拟试验,研究了X100管线钢热影响区粗晶区(峰值温度1 300℃)、细晶区(峰值温度950℃)、临界区(峰值温度850℃)和亚临界区(峰值温度650℃)的组织和冲击韧性。结果表明：粗晶区的奥氏体晶粒严重长大,晶界处存在块状马氏体-奥氏体(M-A)组元,与母材相比,其冲击吸收功下降了42.6%;细晶区的晶粒发生完全再结晶,晶粒尺寸均匀,晶粒中弥散分布着点状M-A组元,冲击吸收功损失不大;临界区的晶粒发生部分再结晶,晶粒大小不一,冲击吸收功下降了16.4%;亚临界区经历了一次短时高温回火,冲击韧性与母材相比变化不大。     

温度对X65管线钢CO2腐蚀产物膜结构和力学性能的影响

利用SEM、XRD、能谱仪对不同温度下形成的腐蚀产物膜的形貌、厚度、结构和成分进行分析,利用纳米压痕仪测量腐蚀产物膜的硬度和弹性模量.结果表明,温度对腐蚀产物膜的表面形貌没有明显影响.在65℃到90℃温度范围内,温度对腐蚀产物膜的晶粒尺寸影响不大;115℃时,膜表面的晶粒尺寸不均匀,差别较大.温度对腐蚀产物膜的厚度影响较大,在65℃到115℃温度范围内,随着温度的升高,腐蚀产物膜的厚度降低;温度对腐蚀产物膜的表面成分影响不大,不同温度下膜的表面成分均为(Fe,Ca)CO3复盐;在65℃到90℃温度范围内,随着温度的升高,腐蚀产物膜的硬度和弹性模量降低,在90℃时出现最低值,温度升高至115℃,膜的硬度和模量又明显升高.     

冷却速率对X80管线钢显微组织及力学性能的影响

将X80管线钢加热到奥氏体化温度以上(920℃)并保温7min后,在不同冷却介质(质量分数10%NaCl溶液、自来水、机油、空气,冷却速率依次降低)中冷却,研究了其显微组织和力学性能。结果表明:随着冷却速率的降低,试验钢的强度和硬度降低,塑性增大,冲击功先增大后减小;在较高速率下冷却(NaCl溶液和自来水)后,组织中生成了贝氏体铁素体和少量马氏体板条,马氏体板条内有大量位错结构和少量碳化物,试验钢具有高的强度和低的变形能力;在较低速率下冷却(空气)后,组织中形成了多边形铁素体、贝氏体铁素体和少量块状马氏体-奥氏体组织,试验钢的强度和冲击韧性较低;在适中冷却速率下冷却(机油)后,组织中形成了贝氏体和铁素体的双相组织,多位向分布的细小贝氏体和邻近贝氏体的高密度位错铁素体使得试验钢具有良好的综合力学性能和较高的抗大变形能力。     

氢对铸态Mg-14Li合金表面形貌和力学性能的影响

对铸态Mg-14Li合金进行阴极充氢,充氢时间在0～18 h,对比分析了充氢前后合金的表面形貌和拉伸性能.结果表明:阴极充氢后,铸态Mg-14Li合金表面发生点蚀,LiCO3腐蚀产物膜发生破坏;随着充氢时间的延长,腐蚀坑深度不断增加,腐蚀产物增多,但充氢后合金中无微裂纹,说明β-Li相的氢脆敏感性较低;随着充氢时间的延长,铸态Mg-14 Li合金的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率下降,拉伸断口上的韧窝数量减少,解理面增多,合金断裂模式从韧性断裂转变为脆性断裂.     

X80管线钢断裂韧性研究

以高钢级管线钢X80为研究对象,按照GB 2038—91标准,对不同厚度三点弯试样进行了断裂韧性研究。结果表明,X80管线钢断裂韧性阻力曲线和JC值均与试样厚度呈复杂的相关性。本研究结果对于高钢级材料的韧性评价,以及结构安全可靠设计具有重要的实际意义。     

X80管线钢断裂韧性及失效评估图研究

X80管线钢在我国已经开始大规模的应用,其断裂韧性和失效评估曲线是工程应用中安全评定的重要依据。在力学性能测试的基础上,参考材料断裂韧性测试标准,并在试验中采用高K值比法预制疲劳裂纹,利用声发射装置确定裂纹起裂点,测定了X80管线钢母材、焊缝及热影响区的断裂韧性,并在此基础上建立其失效评估曲线,给出了符合三种材料特性的失效评估曲线拟合方程,以便为工程应用提供依据。     

X70管线钢环焊接头CTOD断裂韧性的神经网络

CTOD断裂韧性是最受关注的环焊接头性能之一。本文选择了2层神经元的神经网络结构,采用S型激活函数,将板厚、预热温度、线能量、取样位置作为神经网络的输入,将环焊接头的裂纹尖端张开位移CTOD值作为网络的输出,通过BP算法的网络学习,采用VC语言建立了X70管线钢环焊接头CTOD与环焊工艺之间的神经网络。采用实验法对所建立的神经网络的可靠性进行了验证,网络的预测结果与实验值之间有很好的对应关系。     

焊接工艺参数对X80管线钢焊接粗晶区低温韧性的影响

采用热模拟技术模拟了不同焊接条件下的焊接粗晶区 ,研究了工艺参数、组织和韧性的关系。结果表明 :线能量对冲击韧性的影响最为显著。当采用 8kJ/cm的线能量和 14 0℃的预热温度时 ,粗晶区的组织由板条贝氏体和一定量的粒状贝氏体组成 ,由于粒状贝氏体对板条贝氏体的分割作用 ,使板条贝氏体的长度较小 ,方向性弱 ,韧性优越。因此在焊接X80管线钢时 ,应采用较小的线能量和适当的预热温度。     

X80管线钢焊接热影响区的韧性

采用物理模拟技术以及显微分析方法对X80管线钢管焊接热影响区的组织性能变化规律进行了研究,分析了焊接热影响区性能恶化的原因,寻找了焊接接头韧性最薄弱的区域.结果表明:临界粗晶热影响区是X80管线钢管焊接热影响区韧性较差的脆化区域;当焊接二次热循环峰值温度处于(α γ)两相区时,形成的M-A组元的含量、尺寸、硬度较高,是引起X80管线钢局部脆化的主要组织因素.     

预应变对管线钢低温断裂韧度影响研究

油气管线无论是在安装还是在服役过程中,都会不可避免地产生大塑性应变(即预应变).为了研究预应变对材料力学性能和断裂韧度的影响,对X80管线钢原材料和塑性变形材料分别进行不同温度下的拉伸试验和断裂韧度试验,并对试样断口形貌进行分析.试验结果表明,温度对管线钢的断裂韧度具有显著作用,钢材的断裂韧度随着温度的降低显著减小,断裂方式也由延性断裂转变为脆性断裂;拉伸预应变因工作硬化提高了钢材的屈服强度与抗拉强度,而压缩预应变因包申格效应降低了钢材的屈服强度与抗拉强度,但两者都降低了钢材的塑性及断裂韧度,进一步增加脆性断裂发生的概率.因此,在管道设计、选材、安全分析及评定时,应充分考虑温度和预应变对管线钢断裂行为的影响.     

X80高屈强比管线钢性能分析与管道安全性预测

测出X80等5种材料常规机械性能及名义应力屈强比σs/σb和真实应力屈强比Ss/Sb。比较发现Ss/Sb较σs/σb小13%,表明高强度、高屈强比X80钢屈服后塑性变形裕度仍较大。还测出材料静力韧度、冲击韧性及断裂δR阻力曲线,并应用于X80钢管线安全性预测,可以认为,高屈强比对结构安全性的影响并非如通常认为的那么严重。最后讨论了屈强比对硬化指数n的影响。     

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。     

X65管线钢焊接接头低温韧性及安全评定的研究

研究了API5LX65海底管线钢焊接接头的力学性能和低温断裂韧度。采用欧共体提出的SINTAP方法，对焊趾处含有表面裂纹的X65管线钢焊接接头进行了安全评定。根据ISO标准(BS7448)，以裂纹尖端张开位移(CTOD)作为断裂韧度参量，测定了管线钢焊接接头0℃时的断裂韧度。对于热影响区试样，对其进行剖面金相显微组织分析，判断裂纹尖端是否落在粗晶区，确保试验结果的有效性及可靠性。根据全焊缝拉伸试验结果，建立了X65管线钢焊接接头焊缝的一级、三级评定曲线。