延迟加速冷却对X100管线钢的组织和性能的影响

利用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等实验技术,研究了X100管线钢在延迟加速冷却条件下的组织与性能的变化规律。研究表明,通过延迟加速冷却,X100管线钢可获得贝氏体+铁素体(B+F)双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的B含量增加,F含量降低,导致材料屈服强度上升,塑性下降。当始冷温度为530℃时,X100管线钢有较低的屈强比,较大的均匀伸长率和较大的形变强化指数,符合大变形管线钢的技术要求。通过延迟加速冷却方法获得的细小的B板条和较高位错密度的F,赋于材料较高的强韧特性和优良的大变形能力。     

合金元素和控轧控冷工艺在管线钢研制中的应用

通过在管线钢中添加Mn、Nb、V、Ti和Mo等合金元素与采用控轧控冷工艺可获得良好的微观组织和综合力学性能.具体论述了控轧控冷过程中合金元素和控轧控冷工艺参数对管线铜微观组织和力学性能的影响;同时分析了微合金元素(Nb、V、Ti)碳氮化物的析出行为.结果表明,在适当范围内降低终轧温度和终冷温度,提高轧后冷却速度和增大精轧总变形量都可有效改善钢的综合性能.     

X100级管线钢的组织和强韧性

用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和EBSD等方法研究了X100管线钢热连轧钢带的微观组织、析出物、晶粒尺寸等对X100管线钢强韧性的影响。结果表明,通过合理的成分设计和TMCP工艺得到的X100管线钢的平均有效晶粒尺寸约为2.38μm,晶内含有大量位错和亚结构;显微组织由粒状贝氏体、板条贝氏体和M/A岛组成,组织中粒状贝氏体含量较多,板条贝氏体含量较少,M/A岛尺寸较小,弥散分布;细小的第二相能有效钉扎位错的移动,产生沉淀强化效果;实验钢的抗拉强度高于970 MPa,屈服强度高于800 MPa,-40℃以上的Charpy冲击功大于250 J,韧脆转变温度在-40℃与-60℃之间。     

终冷温度对高强度抗震钢筋组织和性能的影响

用Gleeble-3800热模拟机进行高强度抗震钢筋的热模拟实验,使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)和万能拉伸试验机等手段表征其微观结构、第二相、力学性能和断口形貌,研究了终冷温度对高强度抗震钢筋的组织和性能的影响并揭示微合金元素细化晶粒的机理。结果表明：实验钢的显微组织主要为铁素体和珠光体,随着终冷温度的降低铁素体晶粒细化。终冷温度为650℃时实验钢中分布在铁素体基体上的主要析出相 (Nb, Ti, V)C和(V, Nb, Ti)C的平均粒径约为2 nm和5 nm。随着终冷温度的降低实验钢的抗拉强度和屈服强度都增加,终冷温度为650℃时其抗拉强度和屈服强度分别为638.75 MPa和467 MPa,强屈比为1.37。在不同终冷温度实验钢的拉伸断口主要为等轴韧窝,其尺寸和深度不同。     

延迟加速冷却对X100管线钢组织与性能的影响

采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段,研究了X100管线钢在延迟加速冷却工艺条件下的组织与性能的变化规律.结果表明,通过初始冷却温度为620℃的延迟加速冷却,试验钢X100的显微组织为复相(BF+GF),具有优良的强韧特性.在延迟加速冷却过程中,随初始冷却温度的降低,BF的体积分数减小,导致材料强韧性降低.     

热变形对超纯净管线钢组织的影响

研究了成分和热变形对三种低碳微合金管线钢的连续冷却转变(CCT曲线)和组织的影响．结果表明：在含碳量为0．025％的低碳微合金钢中加入0．3％的Mo能推迟铁素体、珠光体转变，扩大针状铁素体(Acicular fenite)形成的冷却速度范围；高碳含量使针状铁素体向板条铁素体(Lath ferrite)转化．热变形使针状铁素体的形成温度区间从400～500℃扩大到450～700℃，显著加速相变过程，使CCT曲线明显向左上方移动，获得针状铁素体的临界冷却速度增加，抑制板条铁素体的形成，有利于获得细的针状铁素体组织，并细化岛状组织，但对残余奥氏体量影响不大。     

X65管线钢控轧控冷工艺研究

本文介绍了利用热模拟试验机研究X65管线钢奥氏体连续冷却相变和组织演变规律。并进行了生产试制,研究了不同工艺参数对最终组织和性能影响。经过试验得知加热温度1200℃终轧温度780℃～820℃左右;冷却速度13℃/s～20℃/s左右,终冷温度在540℃～580℃生产的管线钢性能良好,满足要求。     

基于临界区加速冷却的(B+F)X80大变形管线钢的组织和性能研究

采用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等试验技术,对X80管线钢在临界区加速冷却工艺下的组织性能变化规律进行了研究。结果表明,通过临界区加速冷却,X80管线钢可获得贝氏体+铁素体(B+F)双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的贝氏体含量增加,铁素体含量降低,导致屈服强度增高,塑性降低。当始冷温度为840℃时,显微组织以细小、多位向分布的贝氏体为主,辅以高密度位错的多边形铁素体。这种(B+F)双相组织使得试验钢的屈强比为0.80、均匀伸长率为10.0%、形变强化指数为0.12,满足了大变形管线钢的技术要求。     

冷变形对国产X70管线钢硫化氢应力腐蚀开裂的影响

采用慢应变速率法SSRT(Slow Strain Rate Test)测试了在含H2S的介质中不同冷变形度条件下管线钢X70的硫化氢应力腐蚀开裂(SCCC)性能.结果表明,冷变形度是影响国产X70管线钢SSCC的重要因素之一.冷变形促进了材料局部微观缺陷内能的增加,这些缺陷所在的位置,往往是氢易被捕捉的地方,造成氢的聚集,微观变形将会促进裂纹的萌生和扩展.同时,随着冷变形度的增加,冷变形造成的位错等缺陷使强度进一步增大而韧性降低.最终氢与应力的交互作用导致X70管线钢抗SSCC性能下降.     

TMCP工艺对X100管线钢M/A岛的影响

M/A岛是X100管线钢典型组织,对钢的强韧性有着重要的影响。利用热模拟和显微分析技术研究了冷却速度、变形量和等温温度对X100管线钢中M/A岛的影响规律。结果表明:随着冷速增加,M/A岛体积分数和平均尺寸都减小,由在晶界处分布的较大块状向板条间隙弥散分布的细小片层状转变;随着变形量增加,M/A岛体积分数先增加,变形量为40%达到最大,变形量达到50%时,M/A岛体积分数降低;快冷后随着等温温度升高,M/A岛平均尺寸增大,等温温度为450℃时体积分数最大,温度继续升高体积分数减小。观察到M/A岛形貌多呈棱角状、链条状、片条状和针状,分布在晶界和基体内,岛内精细结构观察到微孪晶马氏体。     

冷却速度对X70管线钢感应加热弯管组织性能的影响

弯管是油气输送管道的重要组成构件之一.冷却速度的快慢决定弯管材料的最终性能,是感应加热弯管的关键参数.为确定合适的冷却速度范围,研究了冷却速度大小对管线钢材料组织、性能的影响规律,确定了保证材料组织性能冷却速度的下限值.     

X100管线钢焊接接头组织对其断裂性能的影响

通过调整焊接线能量研究了X100管线钢CO2气体保护药芯焊焊接接头的组织及其对维氏显微硬度和断裂韧性(CTOD)的影响规律.结果表明:和15kJ/cm焊接线能量相比,30kJ/cm线能量下焊接接头的显微硬度较低,粗晶区的断裂韧性也较低,其主要原因是30kJ/cmm焊接线能量下组织中的贝氏体含量减小使得材料强度降低.     

终冷温度对(B+M/A)X80管线钢组织-性能的影响

通过HOP技术,使X80管线钢获取了(B+M/A)复相组织。采用力学性能测试、显微分析和X射线衍射方法研究了在不同终冷温度条件下(B+M/A)X80管线钢的组织演变规律,分析了显微组织对力学性能的影响。结果表明,随着终冷温度的升高,贝氏体的板条宽度增加,贝氏体的含量和位错密度减小以及残余奥氏体量增加,导致材料强度降低和塑性增加。在高的终冷温度条件下,马氏体的形成、碳化物的析出和残余奥氏体的分解是材料强度增加和塑性减小的内在因素。在不同终冷温度下,实验钢的屈强比都小于0.85,均匀伸长率大于0.8%,形变强化指数大于0.10,符合大变形管线钢的技术要求。     

X100级管线钢焊接粗晶区微观组织预测

采用Gleeble3500热-力学模拟试验机,研究了在不同焊接热循环条件下,X100级管线钢焊接粗晶区组织形态的变化规律.实验结果表明,X100级管线钢焊接粗晶区组织主要有粗大的粒状贝氏体、贝氏体铁素体和马氏体.当焊后冷却速度低于2℃/s时,焊接粗晶区组织为粒状贝氏体;当焊后冷却速度为2～5℃/s时,组织为贝氏体铁素体;当焊后冷却速度高于5℃/s时,粗晶区开始出现马氏体组织.     

预变形对X90管线钢显微组织和力学性能的影响

采用拉伸试验、冲击试验、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微硬度测试仪等研究了0.5%~6%预拉伸变形对X90管线钢显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着预拉伸变形量的增加,X90管线钢晶粒增大,位错塞积导致强度增加,均匀延伸率下降,呈现典型的加工硬化特点,抗拉强度的增幅要小于屈服强度,屈强比增大;随着变形量的增加冲击吸收功逐渐由291J减小至235J,冲击试样断口的韧窝减小,伴随第二相粒子析出;显微硬度中间层较边缘区增加少,预拉伸在6%时边缘显微硬度为325HV。X90管线钢的预拉伸在4%以内能保证管线钢的正常服役。     

Ce含量对X100管线钢显微组织和耐腐蚀性能的影响

为了研究稀土元素Ce对X100管线钢显微组织和耐腐蚀性能的影响,利用蔡司显微镜、场发射电子显微镜及其配套的能谱仪和电化学工作站对不同Ce含量的4种试验钢0,1,2,3号(Ce质量分数分别为0,0.001 7%,0.002 8%,0.004 9%)进行测试。结果表明：随着Ce含量的增多,试验钢表面的晶粒尺寸减小,Al₂O₃夹杂被改性为CeAlO₃夹杂和Ce₂O₃夹杂。浸泡7 d后,4种试验钢的腐蚀电位均比较接近;浸泡30 d后3号试验钢的腐蚀电位较之前提高了8.94%,2号和1号试验钢的腐蚀电位分别较之前提高了6.34%和6.06%;浸泡45 d后,1号试验钢的腐蚀电位较7 d时降低了10.38%,其他3种试验钢的腐蚀电位变化不大。0号试验钢的容抗弧半径随浸泡时间的延长而逐渐减小,3号试验钢的容抗弧半径增大得最为明显。测试结果均表明,Ce含量的增加会提高试验钢的耐腐蚀性能。     

X90高强管线钢的应变时效行为和敏感温度

用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察应变时效处理前后X90高强管线钢的微观组织和冲击断口形貌,进行拉伸实验和Charpy冲击实验测定其拉伸性能和低温冲击性能,研究了这种钢的应变时效行为。结果表明,X90高强管线钢对应变时效比较敏感,敏感温度点为423.15 K。在高于敏感温度点的温度进行时效处理后材料失去连续屈服和强化特性,拉伸曲线由时效前的“Round House”拱顶型转变成为吕德斯型屈服曲线。对于确定的时效时间(t_ag=5 min),随时效温度T_ag的提高X90钢的屈服强度R_p0.2、抗拉强度R_m和屈强比R_p0.2/R_m均呈现提高的趋势,均匀延伸率UEL、断裂应变ε_f、低温冲击吸收总功A_k、裂纹形成功A_i和裂纹扩展功A_p均呈现减小的趋势。时效处理前后这种钢的显微组织没有明显的差异,均为细小针状铁素体+多边形铁素体+板条贝氏体+M-A组元组成的复相组织。预应变和时效处理是管材发生应变时效的主要诱因,生产中可用柔性校平法取代刚性辊压校平法,多步渐进成型法取代一步螺旋成型法控制预应变量;另外,在保证防腐质量的前提下可降低防腐处理温度(小于423.15 K)以降低温度的影响。     

焊接方法对X90管线钢焊接接头性能的影响

目前,关于焊接方法对X90管线钢焊接接头组织性能的影响相关报道较少。采用手工电弧焊(SMAW)、熔化极气体保护焊(GMAW)、埋弧焊(SAW)3种焊接方法对X90管线钢进行对接焊。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)对焊接接头及冲击断口进行显微组织及成分分析,分析了焊接方法对X90管线钢焊接接头组织性能的影响规律。结果表明:焊缝区组织主要为粒状贝氏体和针状铁素体;SMAW粗晶区组织主要为多边形铁素体、粒状贝氏体及M/A组织,GMAW和SAW粗晶区组织主要为粗大的铁素体、粒状贝氏体及板条贝氏体;3种焊接接头硬度分布趋势一致,盖面层硬度最高;SMAW、GMAW和SAW焊接接头抗拉强度依次为714,771,790 MPa,断后伸长率依次为23.3%,22.9%,20.0%;SAW与GMAW熔合线处20℃冲击吸收功比SMAW高约40 J,断裂机制为微孔聚集型,在韧窝底部有金属碳化物粒子析出。     

大壁厚大口径X80M管线钢DWTT性能的控轧工艺试验研究

利用光学显微镜、电子背散射衍射(EBSD)、落锤试验机等检测方法,对5种轧制工艺试制的大壁厚大口径高强韧X80M管线钢进行了金相组织、有效晶粒度、晶界特性、相分析及落锤撕裂试验(DWTT)性能的对比分析。结果表明,粗轧采用低温轧制,并保证道次压下率及轧后充分再结晶,可以减小奥氏体再结晶晶粒尺寸、提高奥氏体再结晶晶粒均匀性;精轧采用较小道次变形并充分回复后再变形的“回复-变形”的轧制方式,可以提高{112}取向晶粒数量、细化有效晶粒尺寸、增加大角度晶界比例、减少粗大马奥岛的数量和尺寸。采用该粗轧和精轧工艺,壁厚为30.8 mm、管径为1 422 mm的X80M管线钢-20 ℃温度下的全厚度DWTT性能达到94%,高于85%的工程应用验收要求。     

高钢级X100管线钢的组织与性能

本文利用光学显微康、扫描电镜、透射电镜等,对实验室TMCP工艺生产的X100管线钢的组织构成、微观结构、析出物的形态和分布等进行了研究。研究结果表明,X100为GB(GranularBainite)、BF(Bainite Ferrite)、M/A构成的复相组织,且各相比例和形态对性能影响较大,以GB为主的基体加上少量BF及弥散分布的细小M/A构成的组织具有较好的强度和韧性匹配。TEM微观形貌观察发现,贝氏体晶粒内部具有高密度位错和不同位向的板条束及M/A硬化相;萃取复形实验发现,X100中主要有两种类型的析出物:一类尺寸较大为Ti的析出,一类尺寸较小为Nb的析出物;这两种析出物起阻碍奥氏体再结晶和晶粒长大及析出强化的作用。