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。     

X80管线钢环焊缝力学性能及缺陷成因分析

对5道在役X80天然气管道切割更换的环焊缝进行力学性能试验和缺陷解剖分析,结果发现,规定温度下夏比冲击吸收功不合格概率31. 4%,抗拉强度全部合格,未去余高情况下断于焊缝的概率55%,HV10硬度值全部合格,但环焊缝区域低于管体母材。解剖发现,5处缺陷有3处位于6点钟部位,该部位焊接层数道数严重不符合工艺要求,未严格执行焊接工艺是引起环焊缝缺陷的主要原因。缺陷尺寸解剖前后对比发现,缺陷高度检测误差均值达到40. 5%,现有在役环焊缝无损检测技术对真实缺陷自身高度的检测准确度有待提高。     

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。     

QLT工艺热处理后X80管线钢的显微组织和力学性能

对X80管线钢进行920℃淬火+830℃临界淬火+不同温度回火(QLT工艺)的热处理,研究了热处理后试验钢的显微组织和力学性能。结果表明:试验钢经QLT工艺热处理后,形成了由铁素体、贝氏体与M/A岛等组成的混合组织;随着回火温度升高,铁素体的数量增多,尺寸增大,M/A岛的数量显著减少,试验钢的屈服强度与抗拉强度均下降,屈强比增大;回火温度的升高加快了M/A岛的分解,使试验钢在-20℃的冲击功也随之增大;将QLT工艺的回火温度控制在430~490℃时,可使试验钢得到良好的强韧性匹配。     

X80管线钢焊接接头的硫化氢应力腐蚀试验研究

采用X80管线钢焊接接头制作楔形张开加载（WOL）试样，在硫化氢介质中进行恒位移应力腐蚀试验，分别测得母材、焊缝和热影响区的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率da／dt。试验结果表明，热影响区的‰最小，裂纹扩展速率最大，具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力，是应力腐蚀开裂的薄弱环节。且通过对X80管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响X80钢应力腐蚀影响因素提供了试验依据，并对试验结果予以验证。     

试制X80输油气管线钢的包申格效应研究

研究某厂试生产的X80输油气管线钢的显微组织结构和常规力学性能。该钢板以针状铁素体组织为主 ,晶粒 12级。采用四点弯曲方法 ,模拟制管工艺进行钢板的包申格效应研究。在屈服变形阶段 ,随预变形量的增加 ,由包申格效应导致的屈服强度损失单调的增加 ,此现象与屈服过程中 ,钉扎位错的脱钉 ,形成大量有方向性的可动位错有关。按API标准 ,从试制的 610mm× 7.9mm螺旋钢管取样进行测试 ,结果发现钢管由包申格效应导致的屈服强度损失 ,除卷板头部和尾部略高外 ,沿板长平均在 5 5MPa至 75MPa之间。包申格效应的影响不可忽视     

X80管线钢氢致断裂断口分析

用光学显微镜和扫描电镜观察了不同充氢电流下恒载荷拉伸试样、慢应变速率拉伸试样的显微组织和断口形貌。结果表明：随氢浓度增加、应力减小或应变速率降低，试样断口逐渐从韧性断口向脆性断口过渡；氢致开裂微裂纹通常在杂质处形成并呈不连续扩展，形成穿晶断裂。     

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。     

超快速冷却终止温度对X80管线钢组织和性能的影响

在试验轧机上对X80管线钢进行了热轧试验,并采用超快冷结合层流冷却的冷却方式对试验钢进行了冷却,结合组织观测,系统研究了超快冷终止温度对力学性能的影响。结果表明:在超快冷终止温度为670℃时,组织中发现了多边形铁素体,试验钢屈强比较低;随着超快冷终止温度的降低,析出物粒子逐渐增多,尺寸逐渐细小且弥散,试验钢的强度和低温韧性逐渐提高,断后伸长率先升高后降低。     

自保护药芯焊丝焊接X80管线钢管环焊缝接头的显微组织与力学性能

采用自制自保护药芯焊丝对X80管线钢管进行环焊缝焊接,分析不同焊接位置接头的焊缝成形、显微组织与力学性能。结果表明:不同焊接位置的焊缝成形良好,该焊丝具有良好的全位置焊接适应性;不同焊接位置焊缝组织基本相同,盖面层由板条贝氏体和针状铁素体组成,填充层为细小的粒状贝氏体和准多边形铁素体;不同焊接位置热影响区细晶区组织基本相同,由细晶铁素体和针状铁素体组成;热影响区粗晶区由粗大的板条贝氏体和粒状贝氏体组成,且立焊位置的晶粒尺寸小于平焊和仰焊位置的;焊缝和热影响区的平均硬度分别为226,227HV,略低于母材的(233HV);立焊位置焊缝和热影响区的-10℃平均冲击吸收功高于平焊位置的;不同焊接位置接头的抗拉强度相当,拉伸断口呈韧性断裂特征。     

表面机械研磨处理对X80管线钢焊接接头组织与性能的影响

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30,60及90 min表面纳米化处理,分别采用光学显微镜、X射线衍射仪、表面粗糙度仪及显微硬度计等研究了SMAT不同时间后X80管线钢焊接接头的显微组织、晶粒尺寸、表面粗糙度及显微硬度的变化。结果表明:SMAT不同时间后均可在X80管线钢焊接接头表面获得一定厚度的塑性变形层,且随着SMAT时间的延长,塑性变形层厚度逐渐增加,实现了焊接接头的表面纳米化(组织均匀化);SMAT可以显著提高焊接接头表面的显微硬度,使显微硬度沿深度呈梯度分布;SMAT还可改善焊接接头表面粗糙度,随SMAT时间的延长表面粗糙度逐渐减小。     

显微组织对X80管线钢冲击性能的影响

利用光学显微镜、透射电子显微镜、落锤冲击试验机等研究了具有不同显微组织高温轧制X80管线钢的冲击性能,并分析了不同显微组织中析出物的成分及尺寸。结果表明:具有针状铁素体和多边形铁素体的X80管线钢较粒状贝氏体钢铁具有更高的冲击功和断面纤维率,且二者都具有较高的裂纹扩展功,三种显微组织X80管线钢的析出物尺寸均主要集中在50~140 nm,其产生的析出强化作用对韧性损害较小;综合考虑强度及韧性的要求,对开发高温轧制22 mm厚的X80管线钢来说,宜采用针状铁素体组织。     

X80级高温轧制工艺管线钢的组织及性能

用实验室的D450 mm试验轧机,通过控轧控冷工艺轧制了厚度为16 mm的X80纯高温轧制工艺管线钢,对试验钢的组织及性能进行了研究.结果表明:试验钢的屈服强度达到600MPa以上时,其屈强比为0.87,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配;试验钢中低硫、磷和高锰含量及细小的组织有效地降低了韧脆转变温度;试验钢中存在两种典型的析出物,一种以铌、Ti(CN)为主,尺寸较大(50 nm～0.2μm),另一种为以NbC为主,尺寸较小(小于30 nm);这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用.     

轧制工艺对经济型X80管线钢组织和显微硬度的影响

利用Gleeble-1500D型热模拟试验机对传统型X80管线钢和经济型X80管线钢进行模拟轧制,研究了变形温度、冷却速率和终冷温度等工艺参数对其组织和硬度的影响。结果表明:两种试验钢的组织均为针状铁素体、少量准多边形铁素体和粒状贝氏体,二者的显微硬度相差不大;随着变形温度降低、冷却速率增大和终冷温度降低,经济型X80管线钢的组织逐渐细化,M/A岛由棒状逐渐变成圆点状,尺寸变小,显微硬度的波动不大。     

轧后冷却速率对22mm厚X80M热轧带钢组织和力学性能的影响

通过热模拟试验测定X80M管线钢铸坯的连续冷却转变(CCT)曲线,确定了合理的冷却速率范围;利用2250mm热连轧机组进行工业试制试验,研究了冷却速率(5,15,25℃·s^-1)对X80M带钢显微组织、力学性能和抗落锤撕裂性能的影响,确定了最佳冷却速率;在最佳冷却速率下进行22mm厚X80M带钢的批量生产,研究了其显微组织、力学性能和抗落锤撕裂性能。结果表明:当冷却速率为20~30℃·s^-1时,可得到有利于试验钢性能的由针状铁素体、粒状贝氏体和弥散分布M/A岛组成的显微组织;当冷却速率由5℃·s^-1提高到25℃·s^-1时,工业试制带钢组织中的M/A岛变得细小,分布更加弥散,最佳冷却速率为25℃·s^-1;批量生产X80M带钢的晶粒细小,组织均匀,其抗落锤撕裂性能、拉伸性能和冲击韧性均满足中石油管线采购要求。     

高温变形对X70管线钢组织与性能的影响

采用热模拟技术模拟了X70管线钢感应加热弯管的制造过程,研究了不同变形加热温度、应变量和变形后冷却速率对X70管线钢组织与性能的影响。结果表明:高温变形可使X70管线钢的强韧性获得提高;变形加热温度小于1 050℃时可使X70钢获得较好的韧性;变形后冷却速率的增加使X70钢的韧性增加。     

国产X80管线钢管焊接接头的力学性能

对"西气东输"二线工程现场的X80钢直缝埋弧焊管的焊接接头,分别进行了显微组织观察、常温下的硬度测试和单轴拉伸性能测试。结果表明:在焊接接头的熔合区附近出现了焊接硬化现象,在细晶区出现了焊接软化现象;熔合区附近粒状贝氏体(GB)晶粒严重粗化,含有大尺寸的硬脆组织马氏体/奥氏体(M/A)岛,同时熔合线两侧组织发生渗透,它是焊接接头的断裂危险区域;焊接接头采用了高强匹配,母材金属具有良好的形变强化能力,焊缝金属由于含有魏氏组织(WF),导致塑性较差,韧性不佳,屈强比为93.55%,断后伸长率为14.2%;热影响区整体上具有较高的强度和塑性,力学性能较好,抗拉强度669.30MPa,屈强比为89.45%,断后伸长率为22.8%。