超快冷对X70管线钢组织和性能的影响

采用MMS-300热/力模拟试验机研究了无Mo和含Mo管线钢X70不同冷却条件的动态相变行为并绘制了试验钢的动态CCT曲线。结合实验室轧制和冷却试验,研究了超快冷和层流冷却条件下两种成分X70管线钢的组织演变和力学性能。结果表明:随着冷却速度的增大,无Mo管线钢X70的组织构成为多边形铁素体+珠光体、多边形铁素体+针状铁素体、针状铁素体;含Mo管线钢X70的组织构成为多边形铁素体+针状铁素体、针状铁素体;Mo抑制了多边形铁素体和珠光体相变的发生。对于无Mo管线钢X70,层流冷却工艺所得到的组织有约40%的准多边形铁素体;超快冷工艺所得到的组织为针状铁素体,有利于提高X70管线钢的强韧性。超快冷工艺使晶界取向差大于15°的有效晶粒尺寸得到了细化,无Mo管线钢X70的强韧性略高于层流冷却条件下含Mo管线钢X70。超快冷条件下含Mo管线钢X70组织更细小,力学性能可满足X80管线钢的要求。     

X65高强高韧性管线钢的试制

介绍了唐钢高强高韧性X65管线钢的试制情况。采用光学显微镜和拉伸试验等方法研究了X65管线钢的显微组织、力学性能及冲击韧性。结果表明,试制X65管线钢组织细小、均匀,铁素体为不规则多边形铁素体,晶粒度平均为12.5级。其由于晶粒细小且夹杂物含量低,所以X65管线钢的强度和韧性好,能满足用户的使用要求。     

多边形铁素体含量对X60、X70管线钢DWTT断口纤维率的影响

以X60和X70管线钢为研究对象,研究了管线钢中显微组织与断裂韧性之间的关系。结果表明,多边形铁素体对管线钢既有增韧性又有减韧性作用:当钢中分布细小的多边形铁素体晶粒时,多边形铁素体迫使裂纹分叉、弯曲和转向,导致裂纹的扩展功提高,增加了管线钢的韧性,而且随多边形铁素体含量增多,落锤撕裂试验断口纤维率也随之提高。然而,当多边形铁素体晶粒粗大且以绝对多的数量分布在基体中时,其增韧性作用消失。     

X60和X100钢显微组织与HIC性能的关系

采用NACE标准对X60和X100两种管线钢进行氢致开裂(HIC)试验,并通过金相显微镜和扫描电镜观察显微组织及夹杂物对两种管线钢氢致开裂性能的影响。结果表明,与X60钢相比,X100钢对HIC更为敏感,其裂纹数量远多于X60钢。X60钢在珠光体/铁素体界面上形成细裂纹,在铁的碳化物和Al-O-Ti夹杂物处形成粗裂纹。X100钢在贝氏体组织上形成细裂纹,在贝氏体组织和夹杂物的共同作用下形成粗裂纹。由于X100钢晶粒尺寸小,由夹杂物作为氢陷阱形成的粗裂纹宽度远小于X60钢中的。除了铁的碳化物和钙化的Al-O-Ti夹杂物,X100钢裂纹中出现更加复杂的Mn-Ca-Mg-Si-O-S多元素复合夹杂,钼元素的富集物对裂纹的扩展影响不显著。     

EBSD技术在厚规格管线钢DWTT研究中的应用

利用电子背散射衍射(EBSD)技术和金相分析软件,结合DWTT性能测试,对3种厚规格X70管线钢板的微观组织、取向成像特点、有效晶粒尺寸和DWTT性能进行了分析。结果表明,3种管线钢的取向差分布均在2°~15°和47°~60°两区间,呈现"双峰"分布特点。铁素体基体与母相奥氏体间存在一定的取向关系是管线钢中晶界取向差"双峰"分布的主要原因。在针状铁素体或贝氏体为基体的显微组织中,引入适量细化的多边形铁素体可以降低其平均有效晶粒尺寸,但多边形铁素体体积分数过多、晶粒尺寸过大时,反而会使有效晶粒尺寸增大。有效晶粒细化是提高试验钢DWTT断裂韧性的主要原因。     

厚规格多相组织X80管线钢的断裂行为

通过落锤撕裂试验(DWTT)研究了厚规格多相组织X80管线钢断裂行为与微观组织之间的关系。采用OM和SEM对X80管线钢微观组织和DWTT试样断口形貌进行观察。研究结果表明,钢板微观组织由粒状贝氏体(GB)、针状铁素体(AF)、贝氏体铁素体(BF)、多边形铁素体(PF)和准多边形铁素体(QPF)构成;分层裂纹形成于带状组织处;马氏体-奥氏体(MA)岛、夹杂物周围易萌生微孔及二次裂纹;在晶粒内部形核长大的二次裂纹扩展到小尺寸MA岛及AF处会出现止裂,提高了钢板的断裂韧性。     

微观取向对X80管线钢动态冲击性能的影响

利用环境扫描电子显微镜及电子背散射衍射(EBSD)技术分析了X80管线钢的组织与微观取向的特点。探讨了取向对强韧性的影响。结果表明,针状铁素体和弥散析出的M/A岛组织对管线钢的动态冲击性能有利;小角度结晶比率越高、晶粒越细小,越有效地阻碍位错移动,使钢的抗裂性能提高;{112}<110>、{110}<110>织构是影响管线钢落锤撕裂(DWTT)性能的有利取向。     

轧制工艺对X70级管线钢组织与性能的影响

利用试验轧机研究了粗轧道次压下量、精轧道次压下量和中间待温厚度对X70级管线钢组织与性能的影响。结果表明:在其他工艺参数相同的情况下,增大粗轧、精轧道次压下量或增大待温厚度,试验钢屈服强度略降低,但落锤撕裂(DWTT)韧性明显提高。扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)分析表明,随着大角度晶界所占比例增大,有效晶粒尺寸减小,DWTT韧性提高。粗轧、精轧道次压下量对DWTT韧性的影响较待温厚度的影响更小,在保证待温厚度的前提下,为减小轧机负荷,获得较好板形,可以适当减小粗轧、精轧道次压下量。     

国产X70管线钢及其焊缝的氢致裂纹

依据氢致裂纹(Hydrogen Induced Cracking,HIC)试验标准,针对国产X70管线钢及其焊缝进行了HIC性能的研究,同时分析讨论了夹杂物对HIC性能的影响。研究结果证明,焊缝抗HIC能力不因焊接过程中焊接接头发生的一系列变化而比母材低;随着非金属夹杂物含量的增加,国产管线钢HIC敏感性增加。此外,夹杂物的形态和分布同样影响着管线钢的抗HIC性能。     

X90高强度管线钢的组织与性能

借助SEM和电子背散射衍射（EBSD）技术对一种低合金含量的X90高强度管线钢进行了显微组织分析,探讨了其显微组织与力学性能关系。结果表明：X90管线钢的显微组织为铁素体（F）+粒状贝氏体（GB）,组织中较高的F含量会降低钢板强度;大角度晶界比率较高及有效晶粒尺寸较小时,钢板会获得较好的冲击性能;较高的全厚度方向组织均匀性和细小的铁素体晶粒尺寸会提高低温区间管线钢的落锤撕裂剪切面积,保证其良好的落锤性能。     

针状铁素体管线钢的低温韧性与“有效晶粒尺寸”的新定义

研究了试验钢的系列温度夏比冲击和落锤撕裂(DWTT)韧性性能,统计了沿解理裂纹扩展方向上的各种微观结构晶界的位向差角,计算了5个不同轧制方向上(0°、30°、45°、60°和90°)解理裂纹扩展路径上{100}解理面的夹角,重新定义了高等级针状铁素体试验钢的有效晶粒尺寸(晶界位相差大于15°),并定量分析了重新定义的有效晶粒尺寸和低温韧性性能(夏比冲击和DWTT)的关系。结果表明,不同方向上试验钢的微观组织相同,都是典型的针状铁素体(AF)+多边形铁素体(QF)+M/A岛。不同方向上大角度晶界都主要分布在45°~65°区间范围内。随着重新定义的有效晶粒尺寸(晶界间{100}解理面小于35°的晶粒组成的解理单元)的细化,5个方向的冲击吸收能量(ASTM A370-2017)和DWTT撕裂剪切面积均增大,而韧脆转变温度也随之降低。重新定义的有效晶粒晶界可以强烈阻碍解理断裂扩展,是断裂裂纹解理的有效组织单元。     

二次加热对高钢级管线钢韧性及其组织的影响

通过对大量二次加热高钢级管线钢试样韧性指标和剪切面积之间统计规律的分析,研究了高钢级管线钢二次加热后的韧性变化规律,并和母材对比;同时对其与组织的变化关系进行探讨。研究表明,高钢级管线钢在(800～1300℃)二次加热后,剪切面积和Charpy冲击功呈线性关系;背散射电子显微分析(EBSD)研究同时证明,有效晶粒是反映冲击韧性变化的合理参量。     

热循环对高铌管线钢焊接热影响区冲击韧性的影响

采用Gleeble-3500型热模拟试验机,研究了焊接热循环对Mn-Mo-Nb和高铌 HTP X80管线钢焊接热影响区(HAZ)冲击韧性的影响.结果表明,随焊接热输入量的增加,两种X80管线钢粗晶HAZ的冲击韧性均降低,但在相同的焊接热输入条件下,高Nb钢粗晶HAZ的冲击韧性均高于Mn-Mo-Nb管线钢.其原因是高Nb钢中由于未溶Nb(CN)状的存在,抑制奥氏体晶粒长大,在高的线能量条件下,能够保证奥氏体晶粒的细小均匀.     

控轧控冷工艺对X70级抗大变形管线钢组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及力学性能实验等研究了控轧控冷工艺对X70级管线钢的组织与力学性能的影响。结果表明:不同终轧温度下X70管线钢的显微组织主要由多边形铁素体、贝氏体和少量的珠光体组成,且随着终轧温度的升高,抗拉强度与屈服强度降低,硬度下降,冲击韧性提高,但屈强比变化不大,并且落锤性能较差;随着终轧温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,铁素体体积含量增多。在不同的终冷温度下,X70管线钢的显微组织主要由多边形铁素体和贝氏体组成,并且随着终冷温度的升高,抗拉强度大幅度降低,屈服强度则呈M形波动,硬度呈线性降低,冲击吸收能量大幅度升高且落锤性能较好,屈强比缓慢升高;随着终冷温度的升高,晶粒度等级基本保持稳定,铁素体含量呈线性增加。该大变形管线钢最优的轧制工艺为控制终轧温度为840℃,终冷温度为450℃。     

X80管线钢Cu-Ni含量及热输入对CGHAZ冲击离散性的影响

利用Gleeble-1500模拟实际焊接条件下双丝纵列焊接热循环过程,通过冲击试验、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）以及电子背散射衍射（EBSD）对不同Cu-Ni含量的X80管线钢模拟焊接粗晶区（CGHAZ）的显微组织、马/奥组元（M/A）分布及形态、冲击韧性和室温组织粗化程度进行了研究,对低Cu-Ni含量的X80管线钢在不同焊接热输入下进行了显微组织、晶粒粗化程度和冲击韧性的表征. 结果表明,随着奥氏体稳定性元素含量的降低,CGHAZ平均晶粒尺寸无明显变化,但晶粒尺寸离散度增加;原奥氏体向贝氏体转变温度升高,晶界渗碳体含量增加,且粒状贝氏体的晶粒取向选择过于单一,大角度晶界（>15°）密度显著降低;M/A组元由块状向长条状转变且数量明显减少. 上述原因使X80管线钢模拟CGHAZ的冲击韧性离散性增加,但随着焊接热输入的降低,模拟CGHAZ晶粒尺寸离散度降低,大角度晶界（>15°）密度显著提高,这使X80管线钢模拟焊接接头的CGHAZ冲击吸收功得以稳定.     

Weldability and SAW welding wire of X80 pipeline steel

0IntroductionWith the rapid development of oil and gas industry,the pipeline construction is in the ascendant in China.Forconsideration of cost and safety,the strength of pipelinesteel and the working pressure of pipeline have been great-ly increased.In the previous pipeline projects X65steelwas used and now West-to-East Transportation Project forexample is mainly using X70steel,and X80steel hasdrawn great attention and is expected to be employed insome trial pipelines in the future.Steel …     

太钢X70高级别管线钢的开发

介绍了太钢X70高级别管线钢的成分设计,冶炼和TMCP工艺。X70管线钢的显微组织由针状铁素体、多边形铁素体和少量粒状贝氏体组成,该钢种具有高强度、高低温冲击韧性和优异的落锤撕裂性能,其钢质纯净,带状组织级别低。     

焊接热循环对X80管线钢粗晶区组织性能的影响

采用焊接热模拟试验和冲击试验，研究了X80管线钢焊接热循环对粗晶区组织性能的影响。结果表明，当焊接热输入为20kJ／cm时，其热影响区粗晶区可获得最佳的韧性水平，其原因是产生了多位向分布的针状铁素体，它可作为X80管线钢埋弧焊的推荐焊接规范。在较高的焊接热输入下，X80管线钢的韧性降低，此时已开始出现对韧性构成损害的铁素体和珠光体。     

Control of Secondary Phases by Solution Treatment in a N-Alloyed High-Mn Cryogenic Steel

The secondary phases of the steels have significant effects on the microstructure and mechanical properties, making controlling these secondary phases important. The control of MnS inclusions and AlN precipitates in a N-alloyed high-Mn twin-induced plastic cryogenic steel via solution treatment was investigated with several different techniques including microstructural characterization, 298 K tensile testing, and 77 K impact testing. The solutionizing temperature(ST)increased from 1323 to 1573 K, where the elongated MnS inclusions and large-sized AlN precipitates became spheroidized and dissolved. The aspect ratio of the MnS inclusions decreased as the ST increased and the number density increased. The impact toughness of the steels showed anisotropy and low impact energy values, due to the elongated MnS inclusions and large-sized AIN precipitates. The anisotropy was eliminated by spheroidizing the MnS inclusions. The impact energy was improved by dissolving the large-sized AlN precipitates during the solution treatment. The austenite grain size increased when the dissolution of the AlN precipitate increased, but the effect of the grain size on the yield strength, toughness, and the strength–ductility balance was weak.