X90级管线钢应变时效行为

针对高级管线钢应变时效问题,对X90级直缝埋弧焊管管体不同预应变及时效前后的组织和力学性能进行了对比,研究了应变时效对X90级管线钢组织和力学性能的影响。结果表明：不同应变时效前后X90级管线钢的显微组织和冲击韧性变化不明显;应变时效后拉伸曲线由拱顶型连续曲线转变为吕德斯型屈服曲线,屈服强度增加,屈强比升高;预应变量越大,屈服强度和屈强比升高越显著,且横向性能受到预应变量的影响比纵向要大,而200~250 ℃温度区间时效对屈服强度和屈强比影响较小。     

预应变量和时效温度对X80管线钢性能的影响

研究了拉伸预应变和时效温度对X80管线钢板应变时效后力学性能的影响.结果表明:应变时效后管线钢的拉伸曲线南拱顶型连续屈服曲线转变为吕德斯伸长型屈服曲线;时效后管线钢的强度升高,屈强比增大,伸长率下降.预应变量越大、时效温度越高,应变时效后的性能降低越显著.预应变量小于2%时对管线钢件能的影响相对较小.     

X100级高强度管线钢的应变时效行为

通过SEM、TEM和相应的力学性能测试,研究X100级管线钢应变时效前后微观组织及其力学性能的变化.结果表明,在相同的温度、时间条件下时效,随着应变量的增加,针状铁素体和粒状贝氏体组织均发生形变,同时基体上的M/A组织周围形成高密度的位错,成为微裂纹的形核核心,并在温度时效的作用下导致间隙原子的偏聚.应变时效2%后,管体的拉伸强度虽没有较大变化但其均匀伸长率明显降低.应变时效后管体材料的冲击断口上二次裂纹增多,冲击韧性显著降低.     

X90高强管线钢应变时效行为及敏感时间研究

利用OM、SEM、TEM、拉伸试验和低温冲击试验对应变时效处理前后X90高强管线钢的微观组织特征、冲击断口形貌、拉伸性能、低温冲击性能以及应变时效行为进行了分析研究.结果 表明,X90高强管线钢对于应变时效作用较敏感,当时效温度≥200℃时,在保证防腐质量的前提下应缩短防腐时效时间(＜15 min)或采用其他更先进防腐...     

考虑应力三轴度影响的X80管线钢延性断裂研究

为了得到X80管线钢在不同应力三轴度下的延性断裂特征,通过标准拉伸试件的准静态拉伸试验标定了X80管线钢的Johnson-Cook本构模型参数。通过不同应力三轴度下的准静态试验和有限元分析得到了各试件的平均应力三轴度和断裂应变,并得到了应力三轴度对断裂应变、抗拉强度和延性的影响规律。结果表明,建立的X80管线钢本构模型与失效模型能够较好地表征X80管线钢在不同应力三轴度下的力学行为与断裂特征。在不同的应力三轴度区间内,X80管线钢的断裂应变与平均应力三轴度的关系满足不同的函数类型,当应力三轴度为0.80～1.56时为递减的Johnson-Cook失效模型函数,当应力三轴度为0～0.80时为递增的线性函数,当应力三轴度为-1/3～0时为递减的幂函数。X80管线钢的抗拉强度与应力三轴度的函数关系满足二次函数的分布形式并单调递增,而延性随着应力三轴度的增加而降低。     

应变时效对高应变管线钢焊接接头断裂韧性的影响

为探究应变时效对高应变管线钢焊接接头的影响,对应变时效前后高应变管线钢焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究. 通过硬度测试、断裂韧性试验、数字图像相关(DIC)应变测试方法探究了应变时效处理前后高应变管线钢焊接接头的力学性能特点. 并基于光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)及X射线衍射技术分析了应变时效处理前后焊接接头的微观组织及亚结构特点. 结果表明,应变时效处理后,焊接接头的显微组织未发生明显变化,但内部微裂纹数量增多,焊接接头断裂韧性呈下降趋势,且下降幅度随预应变程度的增大而增大. 分析发现,位错密度增大,应变集中程度伴随几何必要位错密度的升高是导致焊接接头塑性变形能力下降,断裂韧性恶化的重要原因.     

热变形参数对X100管线钢高温变形行为和组织的影响

以高强度X100管线钢为研究对象,通过热模拟试验机Gleeble-1500对其进行单道次压缩试验,测得X100管线钢的应力-应变曲线,研究了应变速率、变形温度等热变形参数对X100管线钢变形抗力和组织性能的影响。试验结果表明,选择合适的应变速率和变形温度,可以得到细小均匀组织。与传统管线钢相比,X100管线钢显微组织主要为粒状贝氏体,且更为细小,具有更高的强度和韧性。合适的变形温度为1000℃,变形速率为5 s-1。     

管线钢X80的CCT曲线研究

采用膨胀仪研究管线钢X80连续冷却过程中的相变规律。采用热膨胀法和金相法相结合测绘管线钢X80的CCT曲线,并研究冷却速率对组织和硬度的影响规律。实验结果表明:不同的冷却速率下实验钢的组织不同。低冷速下,管线钢X80的组织均为多边形铁素体外加少量的珠光体;随着冷速的增加(3℃/s时),多边形铁素体逐渐转变为针状铁素体;当冷速达到50℃/s以上时,还会出现贝氏体组织。随冷速的提高,实验钢的硬度呈逐渐上升趋势。     

应变速率对X80管线钢在库尔勒土壤环境中应力腐蚀开裂的影响

利用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、动电位扫描及扫描电镜(SEM)技术研究了X80管线钢在库尔勒模拟溶液中应力腐蚀开裂(SCC)行为.结果表明,随着应变速率的增加,X80管线钢在模拟溶液中的腐蚀速率先增大后减小.当应变速率为5×10-7/s时,试样腐蚀较为缓慢,此过程电化学腐蚀起决定性作用;当应变速率为5×10-6/s时,试样的腐蚀情况最为严重,此时力学作用占主导地位.     

X80管线钢连续冷却相变研究

在Gleeble-3800热模拟机上研究了X80管线钢经两阶段轧制后连续冷却过程中的相变行为,用热膨胀法和金相法建立了连续冷却转变(CCT)曲线.结果表明,在低冷速下,X80管线钢组织主要由铁素体+贝氏体组成,当冷速大于1 ℃/s时,组织全部转变为不同形貌的贝氏体,随冷速增加,组织明显变细,同时材料的硬度逐步增高.根据CCT曲线,在实际生产中,终轧温度控制在750 ℃以上且轧后冷却速率控制在20~30 ℃/s最好,此时可获得含高密度位错和弥散MA组元的贝氏体组织,使X80管线钢同时达到高强度高韧性.     

表面纳米化对X80管线钢应力腐蚀开裂行为的影响

通过超声表面滚压(ultrasonic surface rolling processing,USRP)方法对X80管线钢进行表面纳米化处理,利用金相显微镜和透射电镜对材料表面的微观组织进行了分析.采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)和扫描电镜观察研究USRP对X80管线钢在NS4溶液中的应力腐蚀行为.结果表明,USRP处理使X80管线钢表层晶粒细化至纳米量级,X80管线钢随着外加电位的负移,断裂时间、断面收缩率、应变量都明显缩短,X80管线钢的SCC敏感性增加,应力腐蚀断口呈穿晶准解理特征,表面纳米化延长了X80管线钢的断裂时间,增加了应力腐蚀抗力.     

X80管线钢连续冷却转变规律的研究

利用Gleeble2000热模拟试验机研究了X80管线钢在连续冷却条件下的组织变化规律,绘制了试验条件下X80管线钢的动态CCT曲线。结果表明,随着冷却速度的提高,X80管线钢组织由多边形以及准多边形铁素体逐渐转变为贝氏体类组织。实验室条件下X80管线钢以20~30℃/s冷却后的组织以细小均匀的针状铁素体为主,一定数量的细小M/A岛弥散分布于铁素体晶粒内的板条界上,这种组织结构有利于获得高强度和高韧性。     

热时效对X80钢级埋弧焊管变形能力的影响

X80钢级管线钢管的应用促进了管线运行压力的提高,因此对基于应变的管线设计(SBD)来说,有必要对X80钢级埋弧焊管的应变能力进行测定。在对应变能力的测定中,热时效对屈服现象的影响便成为其重要因素。本次研究中,进行了全尺寸钢管弯曲试验和有限元分析(FEA),用以弄清热时效对X80钢级UOE直缝焊管应变能力的影响;并采用有限元分析法对应变能力与应变要求之间的关系进行了研究。     

均匀塑性变形X80管线钢的时效和退火工艺

从应变时效和退火处理入手,通过设置不同预应变量模拟管材出现均匀塑性变形而未发生颈缩,研究不同热处理方式对预应变X80管线钢性能的影响。研究发现未处理的X80管线钢的拉伸曲线具有连续屈服特征,没有明显的屈服平台,在均匀塑性变形阶段进行预拉伸后管材发生明显加工硬化,屈服强度最大增加值为148 MPa,管材的断后伸长率和形变硬化指数随着预应变量增大出现降低的现象;预应变管材经260 ℃时效处理后其拉伸曲线出现屈服平台,屈服强度继续升高,断后伸长率则持续降低,应变硬化性能未见明显变化;而预应变管材经660 ℃退火处理后其拉伸曲线出现明显屈服平台,屈服强度小于原始管材强度,屈强比、断后伸长率和形变硬化指数等性能参数得到明显改善。     

夯实钢管混凝土桩环境中X60管线钢的腐蚀行为研究

研究了X60管线钢在含水土壤和NS4溶液中的应力腐蚀行为。结果表明,在含水土壤中,当应变速率小于或者等于0.67×10~(-7)s~(-1)时,管线钢的应力腐蚀敏感性分别为27.9和25.7;在NS4溶液中,应变速率大于或者等于1.33×10~(-5)s~(-1)时不会发生应力腐蚀。恒载荷应力腐蚀断口形貌与慢应变应力腐蚀断口形貌类似,都具有准解理区和细小二次裂纹形态。     

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。     

夯实钢管混凝土桩环境中X60管线钢的腐蚀行为研究

研究了X60管线钢在含水土壤和NS4溶液中的应力腐蚀行为。结果表明,在含水土壤中,当应变速率小于或者等于0.67×10~(-7)s~(-1)时,管线钢的应力腐蚀敏感性分别为27.9和25.7;在NS4溶液中,应变速率大于或者等于1.33×10~(-5)s~(-1)时不会发生应力腐蚀。恒载荷应力腐蚀断口形貌与慢应变应力腐蚀断口形貌类似,都具有准解理区和细小二次裂纹形态。     

X80管线钢在近中性pH溶液中腐蚀行为研究

目的研究X80管线钢在近中性p H溶液中的腐蚀与应力腐蚀裂纹萌生行为。方法采用电化学实验和浸泡实验研究X80管线钢在近中性p H溶液中的腐蚀行为,采用慢应变速率拉伸实验研究X80管线钢在近中性p H溶液中,在自腐蚀电位和外加电位下的应力腐蚀裂纹萌生行为。结果 X80管线钢在近中性p H溶液中的极化曲线只有活化区,没有钝化区,其自腐蚀电位约为-750 m V,浸泡195天后,试样表面没有氧化膜出现,但是观察到点蚀坑。在自腐蚀电位下,X80管线钢试验表面有大量的应力腐蚀裂纹;在-500 m V阳极外加电位下,X80管线钢试验表面几乎没有观察到应力腐蚀裂纹;在-850 m V阴极外加电位下,X80管线钢试验表面的应力腐蚀裂纹很少,但是随着外加阴极电位负移到-1300 m V时,X80管线钢试验表面的应力腐蚀裂纹增多。结论 X80管线钢在近中性p H溶液中发生均匀腐蚀,但是夹杂物剥落能在X80管线钢表面形成点蚀坑。在近中性p H溶液中,在自腐蚀电位下,X80管线钢应力腐蚀裂纹萌生敏感性最强;外加阴极电位抑制应力腐蚀裂纹萌生,但是随着外加阴极电位的负移,应力腐蚀裂纹萌生敏感性增强;外加阳极电位下,由于均匀腐蚀的作用,应力腐蚀裂纹萌生敏感性较弱。     

pH值对X80管线钢土壤腐蚀行为的影响

利用电化学阻抗谱(EIS)技术及Mott-Schottky测试方法研究了pH值对X80管线钢土壤腐蚀行为的影响.结果表明:X80管线钢在土壤环境中会形成一层保护性好的钝化膜,其中,钝化膜的膜电阻、离子的传递电阻及扩散电阻随着介质pH值的增加而增大,表明钝化膜对基体的保护作用随介质pH值的增加而增强.Mott-Schottky分析表明,钝化膜呈现n型半导体特性,随着介质pH值的增加膜内的施主密度增加,平带电位与介质pH值具有良好的线性关系,其拟和斜率约为74.14mV/pH.     

热处理对X80管线钢在模拟海水中应力腐蚀的影响

利用电化学工作站测试了经不同工艺热处理后X80钢在海水模拟液中的极化曲线,并采用慢应变拉伸试验（SSRT）对其在模拟海水环境中进行了应力腐蚀试验。用扫描电镜（SEM）观察试样的断口形貌,并结合腐蚀试验结果分析在模拟海水环境中X80钢的应力腐蚀开裂机理。极化曲线表明未经过热处理的X80钢耐蚀性最差,腐蚀电流密度最大,热处理有效改善了钢样在模拟海水中的耐蚀性能,在回火温度为650 ℃时,腐蚀电流密度最小;SSRT试验结果表明,热处理后试样的断裂强度和伸长率增加,说明应力腐蚀开裂敏感性降低,并且回火温度越高,应力腐蚀开裂敏感性越低;电镜扫描结果显示经热处理后的试样断口出现了韧性断裂特征,宏观断口出现颈缩,微观上也可以观察到韧窝。