热送热装对X80管线钢组织性能及析出行为的影响

运用拉伸、金相、TEM和EDS等测试方法,对热送热装X80管线钢组织性能及析出行为进行研究.结果表明,1100℃热装的铸坯轧板材晶粒略大于室温装炉轧制板材.1100℃热装轧板析出物细小、均匀和弥散,碳氮化物析出数量要高于室温装炉轧板,并且其断后伸长率、屈强比和冲击韧性优于室温装炉轧制板材.     

热装温度对X80管线钢组织及析出行为的影响

通过试验室模拟热送热装工艺,用透射电镜、析出物定量等方法,研究了X80级管线钢热轧板卷分别在750℃和1100℃热装轧制时对钢板组织性能和微合金元素析出的影响.结果表明,750℃热装的钢板由于轧前经过γ→α和α→γ两次相变,原始奥氏体晶粒得以细化,从而轧后钢板晶粒比较细小,细晶强化效果明显,强度较高.而1100℃热装的铸坯轧前微合金元素固溶量较高,轧后钢板析出量较多,并且析出颗粒呈细小弥散分布的,析出强化效果明显,冲击韧性较好.     

热送热装工艺对X80管线钢力学性能和微观组织的影响

研究了热送热装工艺对X80管线钢力学性能和微观组织的影响。结果表明:热送热装板材屈服强度低于室温装炉板材,但韧性高于室温装炉板材;热送热装轧制板材中粒状贝氏体含量较多,而室温装炉轧制板材中板条贝氏体铁素体发达;具有细小针状铁素体是X80管线钢获得良好强度及韧性的前提。     

碳化钒析出对X80管线钢焊接热影响区韧性的影响

通过Gleeble-3500热模拟机对钒(V)含量分别为0.06%和0.02%的X80管线钢进行了峰值温度为1350℃和750℃的焊接热模拟试验,利用硬度计和光学显微镜(OM)分别分析了焊接热模拟试样硬度和试样中马氏体-奥氏体岛状组织(M-A)的数量、尺寸和形貌。利用透射电镜(TEM)对母材、粗晶区和部分相变区中粒子析出进行了表征。结果表明,与0.02%含V量X80管线钢相比,0.06%含V量的X80管线钢由于V含量较高,在受到多道次焊接热循环影响时,部分相变区有较大量碳化钒(VC)粒子析出,明显阻碍位错运动,使其强度明显提高的同时脆性增大、塑性变形难以进行,导致其焊接热影响区韧性下降。     

X80管线钢碳氮化物析出热力学研究

采用规则溶液亚点阵模型建立了Fe-Nb-Ti-Al-C-N系统,分析了不同温度条件下,X80管线钢中碳氮化物析出热力学行为。经实验验证,用此模型来预测管线钢中析出物的热力学析出行为具有良好的精度。     

温度对焊接热模拟X80管线钢断裂韧性的影响

通过试验和3D有限元模拟相结合的方法分析了焊接热模拟X80管线钢在不同温度（-90,-60,-30和0℃）下的断裂韧度.文中选取标准三点弯曲试样在不同温度下进行断裂韧度测试,同时对测试件进行三维有限元实体建模与分析计算.结果表明,X80管线钢的断裂韧性随温度减低显著减小,并使其倾向于脆性断裂.材料在不同温度下的真实应力-应变曲线行为从光滑拉伸到断裂力学试样具有良好的可传递性,温度对材料的硬化行为没有明显影响,有限元计算的结果表明,应用该方法可以准确地计算X80钢焊接热影响区不同温度下的CTOD值.     

X80管线钢变形弛豫后的显微组织及析出行为

应用Gleeble-1500D热模拟试验机、维氏硬度计和ZEISS Supra55型场发射扫描电子显微镜研究了不同弛豫时间下X80管线钢的显微组织、硬度及析出物的变化情况。研究结果表明,X80管线钢弛豫后的主要组织类型为贝氏体铁素体+条片状贝氏体,在弛豫过程中显微组织得到细化,并且显微组织的形态发生改变,片条状贝氏体数量增多。在弛豫时间200 s时,硬度出现峰值。随着弛豫时间延长,析出物的数量逐渐增多,并且弥散分布。     

温度对X80管线钢CO2腐蚀行为的影响

在模拟实际工况下,利用高温高压反应釜对X80管线的CO2腐蚀行为进行了研究,通过质量损失法、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等分析手段,研究了温度对X80管线钢腐蚀性能的影响.结果表明:随着温度的升高,实验钢的平均腐蚀速率和点蚀速率均是先增大后减小.在30℃时,试样表面未形成完整的腐蚀产物膜,此时环境温度较低,平均腐蚀速率和点蚀速率也最小;在60℃时,平均腐蚀速率达到最大值,此时腐蚀产物膜脱落严重,但点蚀现象并不明显;当温度到达90℃时,实验钢的点蚀速率达到最大值,并且点蚀速率与平均腐蚀速率相差程度最大;在120℃时,腐蚀产物膜与基体以及内外层之间的结合最为紧密,对基体的保护作用增强,所以此时的腐蚀速率比60、90℃的腐蚀速率均低.     

X80管线钢焊接热影响区的韧性分析

X80管线钢在焊接过程中,热影响区由于受到焊接过程热的作用,其组织和性能会发生较大的变化.韧性是天然气长输管线的重要性能,采用热模拟技术、现代工程测试手段和显微分析方法,分析了不同热输入参数下X80管线钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)韧性(夏比冲击功和CTOD)的差异及其原因.在一定范围内,较高焊接热输入下CGHAZ的韧性比较低热输入下CGHAZ的韧性明显高,超过一定范围,随着热输入的增加韧性激剧下降.造成不同热输入下韧性差异的根本原因是由CGHAZ显微组织的差异引起的.较低的热输入下CGHAZ中产生了一定量的低碳马氏体,从而导致韧性较差.     

X80管线钢焊接热影响区组织的模拟研究

采用物理模拟和数值模拟相结合的手段,利用SYSWELD有限元计算软件和Gleeble-3500热模拟试验机模拟焊接热过程,对X80管线钢焊接热影响区单道粗晶区、临界区以及经历2次热循环的亚临界粗晶区、临界粗晶区和过临界粗晶区的组织进行对比分析,归纳了不同冷却速度下组织形态、M-A组元、晶粒尺寸及第二相粒子的转变规律.     

热变形对高铌X80管线钢连续冷却转变曲线的影响

用Gleeble-3500热模拟试验机测定了一种高Mn、高Nb X80管线钢连续冷却转变(CCT)曲线,研究热变形对连续冷却相变行为的影响.结果表明:变形可以促进多边形铁素体和珠光体相变,抑制针状铁素体相变,同时可以提高相变温度,细化相变组织.变形及冷却过程中Nb(C,N)的析出,降低了奥氏体的稳定性,加速相变,但抑制铁素体晶粒长大,细化室温组织.     

奥氏体化温度对X80管线钢组织和力学性能的影响

研究了X80钢在不同奥氏体化温度下调质处理后的力学性能和组织变化。结果表明,奥氏体化温度为1150℃时,X80钢的奥氏体晶粒严重粗化,导致粗板条贝氏体铁素体的产生,致使X80钢的强度升高和韧性严重降低;通过奥氏体化温度为850℃、950℃的淬火处理,同时辅以650℃的回火处理,可以使X80钢获得以细小针状铁素体为主的组织,从而获得良好的强韧性配合。     

开始冷却温度对X80管线钢组织与性能的影响

通过组织观察与力学性能检测,分析了X80管线用钢板轧后开始冷却温度（SCT）对组织与性能的影响。研究结果表明,在680～785 ℃温度范围内,不改变钢板的合金成分,钢板的强度指标不低于X70的要求,并具有良好的低温冲击性能,-20 ℃冲击吸收能量最低值不小于280 J。开始冷却温度对钢板的显微组织有明显的影响,当开始冷却温度为785 ℃与750 ℃时,显微组织以贝氏体为主;当开始冷却温度为715 ℃与680 ℃时,显微组织为铁素体、贝氏体复合组织为主。组织中含有一定体积分数的铁素体,可以改善钢板的塑性,但会在一定程度上降低强度与冲击性能。     

X80高强度管线钢非线性弹性行为研究

为了提高管线钢塑性成形过程中的回弹控制精度,以双相结构贝氏体(B)+铁素体(PF) X80高强度管线钢为研究对象,通过对不同取向(0°、45°和90°)的试样进行单向拉伸实验和循环加卸载实验,研究X80管线钢非线性弹性回复行为。结果表明X80管线钢的弹性模量随着塑性应变量的增大而衰减,存在滞回环现象,滞回环面积随着塑性应变量增大而增大。且其卸载弹性模量不仅与塑性应变有关,还与残余应力有关,卸载后残余应力越大,其卸载割弦弹性模量越大。同时,X80管线钢无论在强度、塑性和弹性等方面均表现出平面各向异性特征,而且等应力差值对应的切线弹性模量近似相等。     

X80 管线钢焊接温度场的数值模拟

利用SYSWELD有限元分析软件,采用双椭球热源模型,对X80管线钢对接接头的焊接温度场进行了模拟仿真,模拟结果与试验值非常接近。利用一次正交回归试验,研究焊接热输入和预热温度对焊接热循环的影响规律,结果表明,热循环参数t8/5和tH随着热输入和预热温度的增大而增大,热输入对t8/5和tH的影响大于预热温度对t8/5和tH的影响,因此,在实际焊接时应特别重视焊接热输入的选择与控制。     

热变形条件下X80管线钢连续冷却相变

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了两种不同Nb含量的X80管线钢变形后连续冷却过程中相变行为,绘制了连续冷却转变曲线(CCT曲线);分析了控轧控冷工艺以及Nb含量对X80管线钢连续冷却相变的影响。结果表明,随着冷却速度的增加,降低了铁素体转变开始温度,组织得到细化,铁素体形貌从多边形逐渐向针状转变;变形量的增加和变形温度的降低,对铁素体相变也有促进作用,并使铁素体晶粒尺寸进一步细化;Nb可推迟铁素体和珠光体转变,并显著降低铁素体开始转变温度,细化了铁素体晶粒尺寸。     

热变形对低Mo管线钢X80显微组织和相变动力学的影响

在Gleeble-1500热模拟试验机上对低Mo管线钢X80进行了不同热变形条件下的压缩试验,分析了变形温度、变形量和变形速率对材料组织特征和相变动力学的影响,结果表明:随变形温度的降低,低Mo管线钢X80奥氏体(γ)晶界变得不明显,板条贝氏体(LB)变短且数量减少,变形温度对相变动力学的影响不大;随变形量的增加,板条贝氏体和粒状贝氏体(GB)减少而针状铁素体(AF)增多,板条贝氏体束(Bainite Packet)内的M/A岛尺寸减小且分布更加弥散化,相变动力学曲线右移;随变形速率的降低,奥氏体晶界的多边形特征变得不明显,板条贝氏体数量减少,M/A岛尺寸减小且分布弥散化,相变动力学曲线右移。