X70抗大变形管线钢焊接接头的组织与力学性能

采用三种不同的焊接工艺对X70抗大变形管线钢进行焊接试验,通过组织观察、拉伸及冲击试验分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:采用GMAW焊接的试样,其焊缝金属主要由针状铁素体和少量准多边形铁素体组成,热影响区组织为粗大的粒状贝氏体和少量准多边形铁素体,具有较高的强度和韧性,但塑性变形能力较差;采用GMAW+FCAW焊接的试样,其焊缝主要由针状铁素体和少量准多边形铁素体组成,热影响区为粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体,具有很高的屈强比;采用SMAW+FCAW焊接的试样,其焊缝主要为粗大的多边形铁素体,热影响区为准多边形状铁素体和贝氏体,焊缝硬度低于热影响区和母材的,其焊接接头具有优良的强度和韧塑性,同时具有较高的抗变形能力。     

X100管线钢焊接接头的显微组织和性能

利用光学显微镜、拉伸试验机、冲击试验机及维氏硬度计等对X100管线钢埋弧焊焊接接头的组织及性能进行了研究。结果表明:X100管线钢焊接接头粗晶区组织为粗大的先共析铁素体和粒状贝氏体,细晶区主要为细小的铁素体,不完全重结晶区为细晶铁素体、粗晶针状铁素体和粒状贝氏体混合组织;接头的抗拉强度平均值为576MPa,达到母材的80%,拉伸试样断裂于焊缝处;接头焊缝、热影响区的冲击功分别为198J和259J;焊缝区最高硬度为316HV,在临界温度热影响区(ICHAZ)和亚临界温度热影响区(SCHAZ)之间存在软化现象。     

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。     

超低碳微合金管线钢焊接接头的组织与冲击性能

利用光学显微镜、冲击试验机及扫描电镜等对超低碳微合金管线钢焊接接头的组织及冲击性能的进行了研究。结果表明:超低碳微合金管线钢母材组织主要由粒状贝氏体和贝氏体铁素体组成,接头的粗晶热影响区组织为贝氏体铁素体、粒状贝氏体和少量的多边形铁素体及细小的M-A岛,且晶粒粗大,焊缝中的针状铁素体以钛、铝、硅、锰的复合氧化物诱发形核,并以筐篮的编织结构相互交错分布;在-10℃时此接头的冲击功可达178 J,表现为韧性断裂。     

厚板封头的不预热焊接工艺

对厚板封头拼缝预热焊接出现变形和根部焊道产生裂纹的原因进行了分析,在焊接工艺方面提出了一种手工焊打底和焊后消氢的不预热的焊接方法。     

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。     

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。     

不预热紫铜TIG焊接的工艺研究

针对紫铜焊接性较差的特点，在不预热的情况下分别采用Ar、He、N：及Ar＋N2保护气体对厚壁紫铜进行了TIG焊接工艺的研究，并对试验结果进行了分析与比较。试验结果表明，采用He、N2及Ar＋N2保护气体可使得电弧的热效应显著提高，实现紫铜的不预热TIG焊接是可行的。     

X70管线钢焊接热影响区的连续冷却转变组织

利用热模拟技术并结合组织分析和硬度测试,测定出X70管线钢焊接热影响区连续冷却转变曲线并研究其组织转变规律.结果表明:当冷却速率大于15℃/s时,焊接热影响区组织由板条状贝氏体、粒状贝氏体和少量铁素体组成,细小的马氏体-奥氏体组元呈弥散分布;但随着冷却速率的减小,贝氏体比例逐渐减小,铁素体比例逐渐增大,晶粒明显长大,性能恶化.在实际焊接中将热输入控制在9.3～18.6 kJ/cm(壁厚14.6 mm)可获得强韧性良好的焊接热影响区组织.     

X80管线钢STT＋药芯自保护焊接工艺研究

介绍了STT气保护半自动根焊、自保护药芯焊丝半自动焊填充盖面工艺的特点及其对X80管线钢焊接适应性的研究,在选定焊接方法、焊接材料和工艺参数的条件下,进行了X80管线钢试件焊接和接头的性能试验。结果表明,所选的焊接方法、焊接材料和工艺参数可用于这种材料管道的现场焊接。     

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。     

预热及保温对严寒环境X80钢管道全自动外焊焊缝组织与性能的影响

研究了-30 ℃严寒环境下采用不同预热及保温措施进行电弧焊接的X80钢,观察了不同焊接条件下接头各区域的显微组织特点,通过硬度测试、拉伸试验、低温冲击试验对接头的力学性能进行了表征。研究结果表明：严寒环境下焊接得到的X80钢焊缝以柱状晶为主,填充区主要由针状铁素体、先共析铁素体及少量魏氏组织组成,随着预热及保温温度升高,魏氏组织的尺寸和数量都有所减小;接头硬度的极大值与极小值分别出现在热影响区的粗晶区与不完全重结晶区,随着预热及保温温度的升高,接头的整体硬度降低,焊缝区域的低温冲击韧性增强,而抗拉强度先提高后降低;预热及保温是接头在严寒环境下获得具有良好综合性能的有效措施,预热及保温温度为100 ℃时接头性能最优。     

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。     

X70管线管焊接工艺与CTOD之间回归方程的建立

应用一次回归正交设计法，对X70管线钢环焊过程的焊接212艺参数进行设计，采用设计后的焊接工艺对X70管线管进行施焊，对环焊接头进行裂纹尖端张开位移试验，最后回归得到CTOD值与焊接工艺之间的回归数学模型。X70管线钢环焊接头的CTOD值的影响因素主要为线能量、预热温度和板厚，应用此数学模型计算的CTOD值与试验值符合较好。     

X70管线钢拉伸性能试验研究

对X70系列大口径厚壁天然气管道材料不同取样方式和取向的拉伸试样进行试验，结果表明：X70管线钢具有连续屈服特征，无明显的屈服平台，延伸率非常大。其力学性能呈现明显的各向异性，横向拉伸的屈服强度、抗拉强度及弹性模量均比纵向拉伸的高。试样的截面形状和尺寸对抗拉强度有一定的影响，对屈服强度影响很小。由于材料内部的片状缺陷引起的沿厚度方向强度降低和横向拉应力的作用，断裂时在板状试样短边中心出现分层开裂。因此，在进行结构设计和安全评定时应充分考虑X70管线钢特殊的力学性能。     

X80管线钢焊接二次热循环粗晶区的韧性和显微组织研究

利用热模拟技术，采用光学、透射电镜和冲击韧度、裂纹尖端张开位移（CTOD）试验研究了X80管线钢在（多道焊接）二次热循环过程中粗晶区的韧性与显微组织的关系。结果表明：当二次峰值温度处于（α＋γ）两相区温度范围时，再热粗晶区的韧性最低，具有明显的临界粗晶区局部脆化倾向，引起临界粗晶区局部脆化的主要原因是形成了粗大的岛状组织。     

压力管道在役焊接粗晶区组织与硬度研究

采用自行研制的平板腔式带压焊接模拟试验装置,以水为介质,对X70管线钢在不同内部介质压力、不同壁厚和不同焊接线能量下粗晶区的组织与硬度进行了模拟研究。结果表明:内部介质的压力对粗晶区的组织和硬度影响不大,随着线能量或板厚的减小,焊缝平均硬度和焊接热影响区最大硬度值增大。水介质从焊件带走了大量的热量,加速了焊接接头的冷却速度,热影响区形成了贝氏体铁素体和粒状贝氏体组织,虽然改变板厚和线能量,但热影响区组织组成相基本不发生变化,只是组织形态和数量发生变化。适当增大焊接线能量,能减少高硬度不平衡相的形成,从而降低焊接热影响区氢致开裂敏感性。     

FV520(B)钢异种钢焊接接头的组织和性能研究

通过拉伸试验、示波冲击试验和硬度试验,对两种焊后热处理（850℃油淬＋560℃时效、850℃油淬＋600℃时效）下的沉淀硬化不锈钢FV520（B）/低碳调质钢18CrMnMoV异种钢焊接接头的组织和力学性能进行了研究,结果表明：两种焊接接头中,焊缝组织粗大,硬度最高,韧性最低;600℃时效处理后的焊缝和两种母材的硬度均低于560℃时效处理后的焊接接头的相应位置的硬度,但前者的韧性高于后者;在两种焊接接头中的FV520（B）母材侧热影响区均存在软化区,这是导致两种焊接接头在拉伸试验中均断裂于该位置的主要原因;600℃时效的焊接接头具有比较合理的综合力学性能。     

Influence of Testing Temperature on the Corrosion Behavior of API 5L X70 Pipeline Steel

It is known that localized corrosion attack takes a preponderant role in the onset of stress corrosion cracking of pipeline steels in high pH conditions. Carbonate/bicarbonate solutions can be employed to study the localized corrosion behavior of these materials. In addition to the presence of chloride ions in the electrolyte, the solution temperature is also of prime importance to the onset of pitting corrosion. The aim of this work is to evaluate the influence of the testing temperature on the corrosion behavior of the API 5L X70 pipeline steel which is a standard material for gas pipelines in Brazil. Samples were exposed to a solution consisting of Na2CO3, NaHCO3 and NaCl at three different temperatures： RT （room temperature）, 40 ℃ and 60 ℃. The corrosion morphology was observed using SEM （scanning electron microscopy）. The results showed that pitting corrosion became facilitated when the steel was immersed at higher temperatures.