高钢级管线钢摩擦焊焊接接头组织与硬度分析

为了提高高钢级管线钢焊缝的冲击韧性,采用连续驱动摩擦焊对X80管线钢进行了焊接,并对其焊接接头的组织及硬度进行了分析和检测。结果表明,X80管线钢连续驱动摩擦焊焊接接头焊缝区组织为铁素体和粒状贝氏体,热影响区的组织由原始的针状铁素体转变为先共析铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体。焊接接头的硬度高于母材,其中焊缝区域硬度最高,达到了247.4HV10,其次是热影响区,母材的硬度最低,且在焊缝两侧,硬度值呈对称分布。     

一种X80管线钢焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值的研究

采用疲劳试验、显微分析方法和力学性能分析等手段,对焊接热输入为20 kJ/cm的一种X80管线钢焊接接头在不同应力比条件下的疲劳裂纹门槛值进行了研究。研究结果表明,随着应力比的增加,疲劳裂纹扩展速率da/dN增大,疲劳裂纹扩展门槛值呈逐渐降低的趋势。在热输入为20 kJ/cm时,焊缝的组织以针状铁素体为主,含少量多边形铁素体,有很好的韧性。     

X80高强度管线钢的焊接工艺研究

介绍了俄罗斯某钢厂生产的X80高强度管线试验钢的化学成分及其力学性能,对该管线钢的焊接工艺(包括对其形成热、冷裂纹倾向)、组织硬度和焊接接头的冲击韧性等进行了研究。指出,采用X80高强度管线钢制作输气钢管是管道建设节约成本、提高效益的有效途径。研究完善的焊接工艺,包括选择合适的焊接接头近缝区冷却速度,是保证焊接接头性能和良好焊缝组织的关键。     

管线钢JCOE制管前后力学性能变化分析

研究了X60,X70和X80管线钢JCOE工艺制管前后冲击韧性、硬度及拉伸性能的变化,分析了试样加工形式、显微组织及厚径比对拉伸性能的影响。研究发现,不同钢级管线钢JCOE制管后冲击韧性均有变化,但绝大多数呈下降趋势;JCOE工艺过程产生较大的加工硬化;对于X80钢试样展平带来的包辛格效应导致屈服强度下降约44MPa;具有屈服平台的铁素体-珠光体管线钢较针状铁素体管线钢包辛格效应更大;不同显微组织钢板JCOE制管后伸长率均下降;厚径比越大,屈服强度上升越大。     

X80长输油气管道闪光对接焊技术研究

针对长输油气管道建设对焊接质量的要求,对X80管线钢的闪光对接焊工艺进行了研究。通过对长输管道用X80管线钢化学成分及力学性能进行分析,结合选定的焊接方法和焊接工艺,对该管线钢进行了焊接,并对其焊接接头的力学性能进行了测试。结果表明,闪光对接焊得到的焊接接头性能良好,接头的强度、硬度、韧性等性能均满足X80管线钢管的安全要求。所选用的焊接方法和工艺参数可用于该管材的现场焊接。     

X80管线钢用气体保护焊丝的研制

为了满足X80管线钢焊接时的强度、冲击韧性等性能要求,设计了以Mn-Ni-Mo-Ti-B为合金系的焊丝。确定了X80管线钢用气体保护焊丝熔敷金属组织应以大量针状铁素体和少量粒状贝氏体的复合组织为主,同时明确了焊丝的化学成分。试验分析表明,所用焊丝熔敷金属强度、冲击韧性和硬度等均达到了要求值。焊缝熔敷金属显微组织也达到了设计目标,即获得了以针状铁素体为主,其间弥散析出少量粒状贝氏体的焊缝复合组织。同时利用扫描电镜对冲击断口形貌进行了分析,断口具有典型的韧窝。最后利用透射电镜探究了针状铁素体在夹杂物表面的形核机理。     

t_(8/5)对X90管线钢焊接热影响区细晶区显微组织的影响

为了研究焊接冶金与热循环过程对X90管线钢焊接热影响区细晶区显微组织的影响,采用淬火变形膨胀仪模拟了不同t8/5条件下X90管线钢热影响区细晶区的热循环过程,并在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察了其显微组织随t8/5不同而变化的情况。研究结果表明,当t8/56 s时,X90管线钢会获得粒状贝氏体、贝氏体铁素体和板条马氏体的混合组织;当t8/512 s时,X90管线钢组织以多边形铁素体为主,并随着t8/5的减小,会先后出现珠光体和粒状贝氏体;当t8/5控制在6~12 s时,细晶区组织主要为性能良好的贝氏体组织和少量准多边形铁素体。为获得综合性能优异的焊接接头,冷却过程中焊接热影响区细晶区的t8/5应控制在6~12 s更为合适。     

填充金属对X100管线钢焊缝组织性能的影响

采用埋弧自动焊机和焊接热模拟试验机对X100管线钢进行了埋弧双丝焊接试验,对比分析了两种焊接工艺下得到的焊缝区组织性能的变化情况及影响因素,研究填充金属对X100管线钢组织性能的影响规律。研究结果表明,经过埋弧双丝焊所得X100管线钢焊缝组织主要以针状铁素体、粒状贝氏体和少量先共析铁素体组成,组织比较细小,与母材性能相比,焊缝区的冲击韧性良好,强度有待提高;经过焊接热模拟方法所得X100管线钢焊缝区的组织主要以板条贝氏体和少量粒状贝氏体组织组成,焊缝区的强韧性基本和母材保持一致。     

X80高Nb管线钢组织与性能分析

总结回顾了X80高Nb管线钢的研究和发展,对其冶金设计、化学成分、显微组织结构、各项力学性能以及应力腐蚀行为、焊接性等进行了分析,并讨论了X80高Nb管线钢在应用中需要进一步研究的几个技术问题。通过低C高Nb合金化设计,可获得细小的针状铁素体组织,保证材料成分的同时具有很高的强度和良好的韧性。高温轧制技术(high temperature processing,HTP)的采用,不仅满足X80管线钢的技术条件要求,而且可以显著降低生产成本,有利于实现石油天然气更加高效经济的输送。     

高钢级管线钢的组织和力学性能

应用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM,含EBSP)、透射电镜(TEM)研究了日本新日铁公司(NSC)X70,X80和X100级管线钢的显微组织.结果表明:X70级为针状铁素体,X80级为多边形铁素体、针状铁素体和贝氏体双相组织,X100级为粒状贝氏体和上贝氏体组织,均有细小均匀的晶粒和晶畴组织,通过适当的合金化和控轧控冷(TMCP)可以获得优良的强度和低温韧性的配合.     

X80螺旋埋弧焊管对接环焊接头失效裂纹分析

通过化学成分、微观组织、断口形貌分析等方法对某管线建设中X80螺旋埋弧焊管环焊接头裂纹产生的原因进行了研究。结果表明,裂纹出现于对接焊缝焊趾处,呈现沿晶+穿晶的开裂形貌,属于焊接冷裂纹。焊接接头气孔、夹渣和焊接死口处拘束应力过高是裂纹产生的主要原因,焊接工艺不当是裂纹产生的直接诱因,焊接前对管径周向全尺寸进行预热是防止该裂纹产生的主要途径。     

X80管线钢低氢焊条根焊技术

目前我国大直径长输管道大部分采用X80管线钢,X80钢根焊道的焊接常采用管道全位置自动焊、STT和RMD半自动焊、钨极氩弧焊以及焊条电弧焊等工艺。管道全位置自动焊设备昂贵、适应性差。STT和RMD半自动焊焊接时灵活性较差,必须严格防风措施。钨极氩弧焊的抗风能力差且焊接效率太低。低氢焊条电弧焊虽操作难度大且焊接效率不高,但灵活性强、焊接接头力学性能好且设备简单,适应于返修、连头和不良地段的焊接。详细介绍了X80管线钢低氢焊条根焊焊道的焊前准备、焊接操作技术及焊接工艺参数。     

高强度管线钢焊接性影响因素分析

为了使X80～X120高强度管线钢焊接时获得高强韧性焊接接头,避免产生冷裂纹及热影响区脆化、软化等各种缺陷,针对高强度管线钢的焊接性影响因素进行了分析论述,包括冷裂纹产生的原因及影响因素、管线钢的HAZ软化及脆化影响因素等。重点对管线钢的焊缝与管材的强韧匹配以及管线钢焊接工艺进行了分析研究。研究结果表明,高强度管线钢焊接时,应依据等韧性原则来选用接头的匹配,选择合适的预热温度、含氢量较小的焊接材料、合理的焊接热输入,保证焊接接头具有足够的韧性,满足实际需要。同时针对冷裂纹及热影响区脆化、软化等各种缺陷提出了合理的控制措施。     

X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能的研究

为了研究X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能,采用MTS和INSTRON万能力学试验机测得了全壁厚X80大应变钢管焊接接头的疲劳寿命及焊接热影响区的疲劳裂纹扩展速率,并采用Gleeble-3500热模拟试验研究了焊接热循环不同峰值温度对组织和性能的影响。结果表明,焊接接头的疲劳性能显著降低,在相同的疲劳寿命条件下,其疲劳裂纹应力降低约100 MPa以上;疲劳裂纹均在焊趾处萌生,并向内沿热影响区扩展;而疲劳裂纹在热影响区的扩展速率随其通过的不同区域而变化。经焊接热循环后,热影响区呈现弱化趋势,强度最低点出现在细晶区,然而细晶区良好的塑韧性有利于抑制疲劳裂纹扩展,改善疲劳性能。     

大直径X80油气输送管道焊接技术

在分析X80高强度管线钢化学成分、力学性能的基础上,结合选定的焊接材料、焊接方法和工艺参数,对该管线钢焊接接头的拉伸性能、硬度、冲击韧性等进行了研究.结果表明,X80高强度管线钢具有良好的焊接性能,焊接接头的强度、硬度、韧性等性能均满足X80管线的安全要求,所选用的焊接材料、焊接方法和工艺参数可用于该管材的现场焊接.     

大应变管线钢和钢管的关键技术进展及展望

油气管道工程在途经地震带、滑坡带、矿山采空区、沉陷带等特殊地质环境时，使用的大应变管线钢和钢管的研制及应用配套技术是国际上研究的热点之一，也是我国重要油气管道工程必须破解的重大难题。为此，围绕大应变管线钢和钢管研发应用中的一系列关键技术难题，通过十余年的联合攻关，取得了多项理论技术创新。主要成果包括：①提出了应用多个不同的应力比、屈强比、均匀延伸率等参数联合表征和评价钢管变形行为的方法，建立了X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管新产品技术指标体系和标准；②研发形成了X70HD/X80HD钢板制造成套技术，获得了兼备低屈强比、高均匀伸长率、高应力比、高强韧性的大应变钢板；③研发形成了X70HD/X80HD JCOE和UOE大应变直缝埋弧焊管制造技术，解决了钢管母材和焊缝性能合理匹配及成型、焊接、扩径、热涂覆过程性能劣化难题；④自主研制了钢管内压+弯曲大变形实物试验装置，研发形成了钢管实物模拟变形试验技术。X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管在西气东输、中缅管道等重大输气管道工程中实现了规模化应用，取得了良好的应用实效。根据复杂地质条件管道建设与长期安全运行的新要求，提出了进一步发展基于应变的管道设计新方法，研发或完善与环焊缝强匹配要求相适应的焊接方法、焊接材料、焊接工艺、环焊缝性能质量及缺陷控制要求等配套技术的建议。     

X80M管线钢焊接接头性能研究

对X80M管线钢,采用熔化极气体保护焊（GMAW）和埋弧焊（SAWL）组合方式对钢板进行焊接性试验。并对焊接接头进行了力学性能测试和微观金相观察,对冲击试验试样断口进行了SEM扫描。结果表明,用该工艺焊接的X80M管线钢焊接接头的力学性能指标满足相关标准要求．微观组织符合管线钢管管体和焊缝特征。焊缝中粗大柱状晶组织导致该区域韧性较低,因此在生产中应适当控制焊接热输入。     

管线钢在役焊接接头残余应力的数值模拟

采用SYSWELD焊接模拟软件对X70管线钢在役焊接接头残余应力进行模拟,主要考察焊接工艺、在役条件和管道结构对X70压力管线在役焊接接头残余应力的影响规律.结果表明:在役焊接接头的残余应力更为复杂,且大于常规焊接.随着焊接热输入量的增加,在役焊接接头残余应力增大;增加运行管线内介质流速,接头残余应力减小;随着管道压力...     

表面纳米化处理对X80管线钢焊接接头的影响

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表面自身纳米化处理。分析了SMAT前后X80管线钢焊接接头的疲劳及电化学腐蚀特性。结果表明,对X80管线钢焊接接头进行90min的SMAT后,可以在X80管线钢焊接接头表层一定深度范围以内获得纳米晶组织,纳米晶尺寸分布为5～15nm;在近似服役条件下的全应力范围内,SMAT可以显著延长X80管线钢焊接接头的疲劳寿命,其疲劳极限可提高13%;SMAT可提高X80管线钢焊接接头的电化学腐蚀性能,使其电化学腐蚀倾向和自腐蚀电流密度均有所降低。     

Nb-Cr X80管线钢管焊接接头可靠性分析

在力学性能测试的基础上,应用英国标准协会BS 7910-2005标准对两种不同焊接工艺下的Nb-Cr X80管线钢焊接接头含裂纹型缺陷的失效评定进行了研究。结果表明,同一焊缝二级评定中,由于2B级评定相对于2A级采用了真应力一真应变数据,因而更能反映所评定材料的抗断裂性能。对于相同尺寸的表面裂纹和埋藏裂纹,表面裂纹的危险性要大于埋藏裂纹;对于埋藏裂纹,其在焊接接头中的位置影响评定结果,距离表面越近,其危险性越大。当环焊缝接头存在尺寸为3．2mm×1mm的裂纹时,各评定点均在评定曲线可接受范围内,表明焊接接头的结构是安全的。