燃气高压场站典型管材的韧脆转变温度及其影响因素

通过对北京丰台南次高压站A3钢管和王四营桥高压站20钢管两种管材进行不同温度下的系列冲击试验,对两种管材的韧脆转变温度进行了测定和分析,并结合化学成分及显微组织分析了影响材料低温韧性的因素。结果表明:A3钢管在不同温度下的冲击吸收能量及剪切断面率均小于20钢管的;前者的韧脆转变温度为3.7℃,后者为-17.2℃;管材的韧脆转变温度受化学成分和显微组织的影响,化学成分中碳、硅、硫、磷元素的含量越低,其韧脆转变温度也越低;铁素体-珠光体钢在晶粒度相同的情况下,钢中铁素体含量越高,其韧脆转变温度则越低。     

船用低温钢的冲击断裂行为及韧脆转变温度曲线分析

为比较拟合韧脆转变温度曲线各方法的优劣,确定船用低温钢韧脆转变温度,研究其冲击断裂行为,在20℃至–196℃系列温度下对试验钢进行Charpy冲击试验,并对其金相组织和断口进行分析。结果表明:使用Boltzmann函数拟合韧脆转变温度曲线的物理意义明确;船用低温钢韧脆转变温度为(–97±5)℃;试验温度高于韧脆转变温度时,裂纹形核功及延性裂纹扩展阻力变化不明显,但裂纹脆性扩展的阻力和裂纹失稳后的止裂能力随温度下降有较明显的降低;试验温度低于韧脆转变温度后,裂纹形核功及延性裂纹扩展阻力随温度降低迅速减小;试验钢的有效晶粒为(3.1±0.4)μm,细小的有效晶粒尺寸,是保证其低温韧性良好,韧脆转变温度低的主要原因。     

16MnR 钢弹塑性断裂韧性Ji的韧脆转变温度特性

研完了16MnR钢弹塑性断裂韧性Ji的韧脆转变温度特性。结果表明,断裂韧性Ji的韧脆转变非常明显,其韧脆转变温度大大低于夏比冲击韧性的韧脆转变温度。根据试验结果,建议采用以弹塑性断裂韧性Ji的韧脆转变温度曲线为基础来确定受静载荷低温设备的最低使用温度。     

夏比V型冲击试验的尺寸效应及工程应用

以Q245R钢板为对象,进行不同尺寸试样在系列温度下的夏比V型冲击试验,论证试验的尺寸效应。结果表明:不同尺寸试样获得的冲击吸收能量一般不可换算,且与试样截面积没有对应关系。不同尺寸试样获得的韧脆转变温度数据也不可直接比较,随着试样尺寸减小,韧脆转变温度向低温方向移动。低温条件下,小尺寸试样可能导致材料韧性被高估,建议对小尺寸试样的试验温度进行调整。     

影响B50A224钢韧脆转变温度的因素

针对B50A224钢系列温度冲击试验数据,首先采用不同的方法进行拟合,通过比较得出双曲正切函数拟合得到的曲线更符合冲击功及脆性断面率随温度变化的规律,且能降低因冲击试样不均匀对由拟合曲线求得的韧脆转变温度的影响。然后分析了材料显微组织对韧脆转变温度的影响,找出了造成B50A224钢冲击试验出现异常数据的原因。最后通过改进热处理工艺,降低了该钢的韧脆转变温度,提高了其在低温下的抗冲击能力。     

风力发电机主轴用34CrNiMo6钢的韧脆转变温度分析

为获得风力发电机主轴用34CrNiMo6合金结构钢的韧脆转变温度,沿其径向不同位置处制取V型冲击试样,并在-110~25℃进行了夏比冲击试验,利用Boltzman函数对剪切断面率与温度进行拟合,得到韧脆转变温度曲线并获得脆性断面占50%所对应的试验温度(即FATT50)。利用扫描电镜分别观察试样脆性及韧性断口形貌,简要分析了该材料在脆性及韧性条件下的断裂行为。试验结果表明:该主轴用34CrNiMo6钢的韧脆转变温度在-50~-70℃,且主轴表面的韧脆转变温度比芯部的稍低。较高试验温度下试样塑性断口表现出典型的韧窝状形貌,随着试验温度的降低,逐渐向解理形貌过渡。     

高压燃气站螺旋焊管韧脆转变温度的测试

分别对某高压燃气站进站螺旋焊管母材和焊缝进行了系列温度(-80~20℃)冲击试验,并综合冲击吸收能量-温度曲线和冲击断口形貌对该焊管的韧脆转变温度及适用温度进行了测定与分析。结果表明:该高压燃气站焊管母材和焊缝的韧脆转变温度(50%冲击吸收能量转变温度ETT50)分别为-34.73℃和-37.02℃;根据ISO 3183-2007,该焊管母材和焊缝分别能满足在-80℃和-40℃低温环境下的使用要求。     

混合型断口金属材料韧脆转变温度评价的仪器化冲击试验

利用典型断口材料34CrNiMo6合金钢进行仪器化冲击试验，总结出断口金属材料韧脆转变温度评价的仪器化冲击试验方法，所得结果与通过温度-能量、温度-侧膨胀值评价方式得到的韧脆转变温度基本保持一致。结果表明：仪器化冲击试验方法更稳定可靠，且仪器化冲击试验方法可以用于无法直接目视观察评价的混合型断口材料的韧脆转变温度评价中。     

冲击缺口类型对34CrNi1Mo钢韧脆转变温度的影响

对34CrNi1Mo钢分别进行V形和U形两种缺口类型的冲击试验,并绘制出剪切断面率与试验温度的曲线。通过曲线及韧脆转变温度的对比,分析缺口类型对34CrNi1Mo钢韧脆转变温度的影响。结果表明:不同缺口类型对34CrNi1Mo钢的韧脆转变温度有较大影响,U形缺口试样测得的韧脆转变温度低于V形缺口试样测得的韧脆转变温度。     

管线钢冲击吸收功测量的尺寸效应

对20钢、16Mn钢和X70钢不同宽度试样在-80～40℃范围内进行夏比冲击试验,研究了非标准尺寸试样冲击功与标准试样冲击功之间的关系,比较了大小试样韧脆转变温度的不同;把试验结果与ASTM标准、BS标准进行对比,不同尺寸试样的韧脆转变温度漂移程度相差很大。并对上平台冲击功的换算公式做了修正。     

管线钢环焊缝的侧膨胀值测定方法

以不同管线钢为研究对象，比较了图像分析法、游标卡尺法、侧膨胀仪法测量侧膨胀值的差异，验证了用侧膨胀值测定韧-脆转变温度的准确性及稳定性，并对X80钢实心焊丝自动焊环焊缝进行不同温度的夏比冲击试验。结果表明：对于韧性较差、韧性不均匀的材料，以及冲击断裂后发生扭曲的试样，宜采用侧膨胀仪法测量其侧膨胀值；对于管线钢，采用侧膨胀值测定其韧-脆转变温度结果的准确性和稳定性较好；X80钢实心焊丝自动焊环焊缝韧-脆转变温度对应的侧膨胀值为0.90 mm。     

核电工程用冲击试验标准对比分析

我国核电工程冲击试验通常采用GB/T 229-2007和ASTM E23-2007a两种标准,以核电工程常用的SA-508Gr.3Cl.1钢和SA-182F316LN钢为研究对象,从冲击吸收能量和韧脆转变温度两方面对比分析了两种标准的差异。结果表明:GB/T 229-2007更严格,按此标准测得的冲击吸收能量比按照ASTM E23-2007a测得的要低;当SA-508Gr.3Cl.1钢的试验温度高于韧脆转变温度时,采用两种标准测得的冲击吸收能量差值均随温度升高而增大;当温度低于韧脆转变温度时,采用两种标准测得的冲击吸收能量较接近;SA-182F316LN钢在试验温度范围内,按照ASTM E23-2007a测得的冲击吸收能量均比按照GB/T 229-2007测得的要高,且在-80℃两者差别最大。建议在充分积累核电工程材料冲击性能数据的基础上,逐步采用GB/T 229-2007进行核电材料冲击性能评价。     

浅谈韧脆转变温度试验

采用FATT50方法可测定材料的韧脆转变温度。在用该方法对材料进行韧脆转变温度试验时，就如何掌握操作过程及断口的正确处理和曲线的绘制进行了叙述，同时对操作过程中可能出现的误差作了分析。这些因素都将是准确测出材料韧脆转变温度的关键。     

960MPa高强度钢材对接焊缝的低温断裂韧性

对14 mm厚的960 MPa结构钢材的对接焊缝进行了低温断裂韧性试验,采用三点弯曲试件,以裂纹尖端张开位移CTOD为指标,对960 MPa高强度钢材焊缝的断裂行为进行分析。计算出母材、焊缝区和热影响区的断裂韧性CTOD临界值δm与温度的关系,采用Boltzmann函数对其结果进行拟合分析,得到韧脆转变温度,并对其断裂微观机理进行分析。结果表明:断裂韧性CTOD临界值δm随温度降低呈下降趋势,与Q235、Q345、Q390及Q460相比,960 MPa高强度钢材的δm值最低,其焊接热影响区的δm值比焊缝金属和母材均小,其韧脆转变温度也较高(-12.45℃),低温冷脆特征更加显著。     

δ-Fe对ZG06Gr13Ni4Mo不锈钢韧脆转变温度的影响

通过分析影响ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢材料韧脆转变温度的因素,表明δ-Fe是降低此材料的抗低温冲击能力的主要原因。对此材料进行优化,减少δ-Fe含量,使材料具有良好的抗低温冲击能力。随后通过扫描电镜得到低温冲击试样断口形貌,显示此材料在极低的温度下仍保留良好的韧窝状韧性断口形貌,随温度降低,冲击断口会呈从完全韧窝状变成韧窝-解理状,再到完全解理状的变化规律。     

L360管线钢的韧脆转变温度

研究了L360管线钢在冲击试验过程中各阶段能量的变化与温度、断口形态的关系,并采用几种方法对L360管线钢的韧脆转变温度进行了评定。结果表明：几种方法测得L360钢的韧脆转变温度都低于-40℃。     

4130X钢韧脆转变温度的测定

采用V型缺口试样，通过系列温度的冲击试验．以冲击吸收功、纤维断面率的变化对4130X钢的韧脆转变温度进行了测定。试验结果表明，4130X钢韧脆转变温度为-40℃。     

低温环境下桥梁钢Q345qD疲劳裂纹扩展行为研究

为了明确在寒冷地区服役桥梁钢的疲劳裂纹扩展行为,以16 mm厚桥梁钢Q345qD为研究对象,完成了室温和低温下的夏比冲击韧性试验、疲劳裂纹扩展速率试验和疲劳裂纹扩展门槛值试验。结果表明,夏比冲击功和试样断口剪切断面率随温度的降低而减少;在应力比0.1、0.2和0.5条件下,疲劳裂纹扩展速率均随温度降低而变缓,该桥梁钢的疲劳韧-脆转变温度点在-60℃以下;在室温~-60℃,其裂纹扩展速率均对应力比的变化不敏感;应力比0.1条件下的疲劳裂纹扩展门槛值随温度的降低有略微增大的趋势。该批次桥梁钢表现出了良好的抵抗低温疲劳裂纹扩展性能,防止低温脆性破坏成为疲劳设计的重点;试验数据能为钢结构桥梁的进一步抗低温疲劳和防低温冷脆断裂设计提供参考。     

摆锤刀刃半径对夏比冲击试验结果的影响

采用8mm和2mm两种摆锤刀刃半径分别对低、中、高3个冲击吸收能量等级的3种锻件钢材进行了系列温度夏比冲击对比试验,研究了摆锤刀刃半径对冲击吸收能量、侧膨胀值、剪切断面率以及韧脆转变温度的影响。结果表明:低、中、高能量3种钢材的对比试验都呈现出较为明显的差异,即采用8mm摆锤刀刃半径测得的冲击吸收能量要高于采用2mm摆锤刀刃半径测得的,但是该种差异在上、下平台附近时逐步缩小;用两种摆锤刀刃半径测得的冲击延性指标,如侧膨胀值和剪切断面率也存在相对应的结果;不同摆锤刀刃半径系列温度冲击试验测得同一材料的韧脆转变温度也不相同。     

X80管线钢埋弧焊接头冲击韧性及其断口形貌分析

对X80管线钢埋弧焊焊接接头进行了-80～20℃温度范围的夏比冲击实验。测试了其冲击吸收功和脆性断面率,用扫描电镜观察了其断口形貌,分析了焊接接头断裂形式和断口形貌,讨论了焊接接头的韧脆转变温度和冲击断裂的力学行为。结果表明,室温时断口为韧窝状分布,焊接接头的韧脆转变温度为-28℃;断口形貌由韧性断裂向脆性断裂转变,断口主要表现为解理断裂。