t8／5对X70级管线钢热影响区粗晶区性能影响

利用焊接热模拟技术,通过光镜、环境扫描电镜和力学试验分析,研究了焊接热循环中t8/5对X70级管线钢粗晶区性能的影响.结果表明,随着t8/5的增加,粗晶区硬度逐渐减小,贝氏体化铁素体祖化,且其间的M-A组元由条状转变为块状,平均弦长增加,体积分数增大,奥氏体晶界M-A组元增多变粗,管线钢的韧性恶化,抗裂性变差,冲击断口扩展区呈脆性断裂.当t8/5=20 s时,试样的起裂区可观察到大量的韧窝,具有较好的冲击韧性值.     

焊接热循环对高Nb X70级管线钢热影响区组织和韧性的影响

采用热模拟技术和显微分析技术,研究了焊接热循环对高Nb X70级管线钢热影响区组织和韧性的影响.结果表明:粗晶区是X70级管线钢热影响区中韧性较差的区域,粗晶区韧性恶化主要是晶粒粗化以及粒状贝氏体、上贝氏体等非平衡低温转变产物数量增多造成的,且粗晶区的冲击韧性随着t8/5的增加而降低.     

管线钢焊接粗晶区的韧化方向

通过对管线钢焊接粗晶区韧性影响因素的分析,提出了管线钢粗晶区的韧化方向。结果表明：适当调控管材的微合金元素、焊接线能量以及焊后热处理,均可使粗晶区韧性得到改善。     

X80级管线钢焊接热影响区不同区域的韧性分布

研究了X80级管线钢焊接热影响区不同区域的韧性分布.结果表明, X80级管线钢在焊接过程中形成的热影响区由不同温度下形成的梯度组织组成.焊接加热温度为1 300 ℃时所形成的粗晶区韧性最低,是受焊区的薄弱环节.950 ℃以下的焊接热过程,对管线钢的韧性没有大的损害.引起热影响区性能恶化的主要原因是高温引起的晶粒长大以及由于晶粒粗大而引起上贝氏体等非平衡低温转变产物的增多.     

热输入对管线钢热模拟焊缝粗晶热影响区冲击韧性的影响

为了研究不同热输入对管线钢焊缝粗晶热影响区冲击韧性的影响,选用40～55 kJ/cm 4种不同焊接热输入量（对应于t8/5=21～40 s）对管线钢进行了热模拟焊接试验,并对不同焊接热输入下的焊缝冲击韧性、冲击断口形貌进行了研究。研究结果显示,随着t8/5的增加,相变过程的冷速逐渐降低,导致相变形成的板条结构宽化,M-A组元的宽度逐渐变粗（即短轴、长轴之比增大）,尺寸增大且粗大的M-A组元在晶界上链接成串,从而降低了冲击韧性;随着t8/5的增加,韧脆转变温度升高;热模拟峰值温度一致且较高导致混晶,也是引起冲击韧性降低和试验值分散性较大的原因;冲击断口的SEM形貌观察和能谱分析显示,材料中形成的大尺寸Ti、Nb复合碳氮化物析出相,以及形成的邻近两个或多个Al2O3和CaS复合夹杂物可以成为诱发脆性解理断裂的起裂源。     

焊接热输入对X100管线钢焊接热影响区组织与强度的影响

采用焊接热模拟技术和金相显微组织分析技术,对不同焊接热输入下X100管线钢热影响区的强度和组织变化规律进行了深入分析.研究结果表明,经过焊接热循环后,X100管线钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)强度均有不同程度的下降,且下降幅度随着热输入的增加而增加,当焊接热输入达到40 kJ/cm时,CGHAZ的强度已不能满足X100管线钢最低强度要求.X100管线钢CGHAZ软化可归结于粒状贝氏体增加和晶粒亚结构的粗化,且粒状贝氏体所占比例和晶粒的粗化程度均随着热输入的增加而增加.     

西部管线用钢焊接粗晶区的韧性研究

采用焊接热模拟技术和示波冲击试验方法，研究了适用于我国西部管线的三种Ｘ６０级管线钢及其焊接热影响区在系列温度下的韧性规律，并从冲击能量特征和组织结构特征的角度对试验结果进行了分析和评价。     

X80管线钢焊接热影响区的二次脆化研究

采用热模拟技术研究了二次热循环对X80级管线钢焊接粗晶区性能的影响。试验结果表明,一次峰值温度1300℃作用后,再经过800℃二次热循环时韧性显著下降,发生严重脆化;经过1200℃二次热循环作用时韧性最好,断口形貌为韧窝状。一次热循环峰值温度800℃作用后,再经过1300℃的二次峰值温度作用,其冲击韧性远远低于母材,发生严重脆化,断口形貌为解理状。     

高Nb X70管线钢焊接连续冷却转变曲线分析

采用焊接热模拟技术测定出首钢研发的X70管线钢焊接连续冷却转变曲线(SH-CCT),获得了X70管线钢焊接粗晶热影响区组织变化规律,组织性能分析表明,首钢生产的X70管线钢淬硬倾向和冷裂纹敏感性较低。     

预热温度和冷却速度对X80抗大变形管线钢焊接粗晶区性能的影响

采用插销试验和热模拟技术研究了不同预热温度和冷却速度对X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的冷裂纹敏感性及组织性能的影响。试验结果表明,随着预热温度的升高,X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的临界断裂应力提高,抗冷裂纹敏感性能力增强;当预热温度达到150℃时,粗晶区的冷裂纹敏感性变得很小,断口形貌为韧窝状;随着冷却速度的增加,X80抗大变形管线钢焊接粗晶区的显微硬度升高,而断裂韧性由高到低,再由低到高,当冷却速度达到2~25℃/s时,粗晶区具有优良的断裂韧性;当进一步增大冷却速度时,由于板条马氏体的形成,粗晶区断裂韧性迅速降低。     

X80管线钢焊接热影响区软化问题研究

为了提高管线钢焊接热影响区组织性能,控制热影响区软化问题,分析了当前超低碳微合金X80直缝埋弧焊管焊接热影响区的软化现象,以及热影响区软化导致的弯曲开裂等质量问题。采用焊接热模拟及批量生产检验数据统计分析等方法,研究了影响X80管线钢焊接热影响区软化的因素。研究结果表明,母材合金元素、焊接热输入、母材强度以及三者之间的匹配是影响焊接热影响区软化的关键因素。指出,母材合金设计应考虑焊后热影响区的强度,母材强度应与热影响区强度相匹配。     

X100/X120管线钢的研发和生产

详细介绍了采用高强度管线钢进行天然气传输的经济效益以及高强度管线钢的研究现状,从高强度大直径管线钢的试验和生产实际出发,对材料性能及部分服役行为进行了描述。     

X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能的研究

为了研究X80大应变管线钢焊接热影响区疲劳性能,采用MTS和INSTRON万能力学试验机测得了全壁厚X80大应变钢管焊接接头的疲劳寿命及焊接热影响区的疲劳裂纹扩展速率,并采用Gleeble-3500热模拟试验研究了焊接热循环不同峰值温度对组织和性能的影响。结果表明,焊接接头的疲劳性能显著降低,在相同的疲劳寿命条件下,其疲劳裂纹应力降低约100 MPa以上;疲劳裂纹均在焊趾处萌生,并向内沿热影响区扩展;而疲劳裂纹在热影响区的扩展速率随其通过的不同区域而变化。经焊接热循环后,热影响区呈现弱化趋势,强度最低点出现在细晶区,然而细晶区良好的塑韧性有利于抑制疲劳裂纹扩展,改善疲劳性能。     

预热温度对X80管线钢焊接热影响区组织性能的影响

X80管线钢在焊接过程中,热影响区由于受到焊接过程热的作用,其组织和性能会发生较大的变化,尤其是粗晶热影响区的组织和性能变化最大。采用热模拟技术、工程测试手段和显微分析方法,研究了焊前预热温度对X80管线钢粗晶热影响区的夏比冲击韧性的影响规律,并分析了原因,确定了管道在小线能量下焊接的预热温度。认为在较小线能量下焊接,焊前预热对粗晶区的韧性有利,在现场焊接线能量为10kJ/cm时,推荐焊前预热温度为150℃;若在较大线能量下焊接,焊前预热对粗晶区的韧性没有益处,预热温度过高会给粗晶区韧性带来损害,应予以限制。     

X100管线钢埋弧焊用烧结焊剂的研制

介绍了X100管线钢埋弧焊用烧结焊剂的渣系选择,分析了碱度范围确定及焊接工艺性和力学性能,通过与X100匹配焊丝H03MnNi3MoTiB进行双丝埋弧焊接试验,其焊缝和热影响区质量均满足API SPEC 5L标准要求,但焊道表面存在黑斑,经能谱分析得知焊道表面黑斑成分为氧化亚铁,并设想提出通过增强熔渣的保护作用和降低焊缝氧含量进而消除黑斑现象的方案,从而得到优异的X100管线钢焊剂配方。     

X100管线钢应变时效行为研究

通过不同温度和预应变量下X100管线钢的应变时效试验,对比了应变时效前后X100管线钢力学性能和显微组织的变化,研究了应变时效对X100管线钢力学性能和金相组织的影响。研究结果表明,应变时效可使X100管线钢的强度、屈强比和韧脆转变温度升高;应变时效对X100管线钢纵向力学性能的影响比横向大;应变时效可使X100管线钢组织细化,并且随着应变量的增大,加剧了应变时效的影响。     

X100管线钢加工过程中组织变化的热模拟研究

通过热模拟试验对X100管线钢在热加工过程中终轧温度和弛豫温度对显微组织的影响进行了研究,对不同终轧温度和弛豫温度作用下的组织转变规律和组织特征进行了深入分析。结果表明,通过调整终轧温度和弛豫温度可控制X100管线钢中多边形铁素体的含量,从而影响X100管线钢的力学性能。本研究可为开发具有优良变形能力的X100管线钢提供重要理论支持。     

X90和X100管线钢管HAZ夏比冲击韧性研究

对X90和X100管线钢管进行了夏比冲击试验,发现焊缝HAZ韧性有所降低,通过金相组织观察,发现热影响区出现不同程度的板条马氏体组织,经过硬度试验,认为脆硬的板条马氏体的出现降低了焊缝HAZ的韧性指标,是夏比冲击性能不合格的主要原因。将试样在不同温度下进行回火热处理后焊缝HAZ的韧性性能均有明显提高,说明通过热处理能有效地降低甚至消除淬硬组织对焊缝热影响区冲击韧性的影响。     

超高强度X100管线钢埋弧焊焊丝研制

以Mn-Ni-Mo-Ti-B为主要合金系,研制出了一种能够适用于X100超高强度管线钢埋弧焊焊丝。该焊丝与相应的BG-SJ101H2焊剂匹配,依据GB/T 12470—2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》要求,经熔敷金属试验检测,屈服强度685 MPa,抗拉强度780 MPa,-40℃冲击功均在27 J以上;通过X100钢管埋弧焊接后,焊缝外观形貌和工艺性能良好,力学性能优良,抗拉强度在780 MPa以上,-10℃冲击功为100 J,实现了焊缝高强度和高韧性的良好匹配,能够满足X100埋弧钢管性能要求。