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。     

高钢级天然气输送管线钢强度特性

近十年来,随着天然气耗用量增大．管线钢技术也有了很大的发展,天然气能够安全、经济地输送,管线至关重要。比如近海天然气田深水管线对管线管壁厚和高韧性的要求,又如长距离输气管线对管线钢强度的要求在X80钢级以上,用以降低输气成本。为满足上述对安全和经济性的要求,制钢技术得到充分发展,X100级钢也因此得到进一步研究。然而,为使X100级钢管用于管线建设,还需要对X100钢的各种特性进行深入研究。如变形行为特征、焊接设计、动态延性断裂止裂、管材性能、X100管线建设规范等。     

国内外高钢级管线钢的发展及应用

长输油气管道正在向大口径、高压力的方向发展,为满足这一要求,高钢级管线钢的应用逐渐成为油气管道建设的发展趋势。目前陆上天然气管道已经发展到X80钢级,国内外对更高钢级X100、X120的研究也取得了新的进展。本文系统整理并介绍了国内外X80、X100、X120等三种高钢级管线钢的开发、生产及应用现状,并展望了它们的发展方向。     

高性能输送管线钢(续)

鉴于管道工业将面临建设输送原油、成品油、粉煤浆、天然气等多种形式管线的高潮,对输送管线用钢发展前沿问题,如根据应变设计(strain design)原则在地质状况不稳定地区或深海管线用高抗变形管线钢;输送粉煤浆管线用抗冲蚀(anti-erosion)管线钢;长距离输送天然气管线用X100/X120级管线钢;能够大幅度提高厚壁管线钢管环焊热影响区韧性的含氧化钛质点管线钢;用于X100/X120级管线钢的新型高强度焊接材料以及防止高压输气管线发展延性断裂等问题做了综合论述.     

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。     

超高强度管线钢管研发新进展

介绍了国内外管线钢的发展趋势和超高强度管线钢早期的开发情况,以及早期建设的2个X100/X120管道试验段——西部回路和戈丁湖环路管道的力学性能和焊接工艺情况。重点阐述了包括X100大应变管线钢和X100螺旋焊管在内的超高强度管线钢及钢管研发的新进展,并以斯提兹维尔试验段为例,对X100管线钢管的化学成分、力学性能和管道环焊缝的各项性能进行了分析,分析认为:目前X100钢管的开发已从单纯试制几根钢管发展到5 km以上的试验段,且环焊缝焊接工艺也已基本解决,超高强度管线钢管的开发可能在X100级别取得重大突破性进展。最后,对我国超高强度管线钢的开发提出了建议。     

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钢管运行试验的技术标准和制造

以一段直径为1 219 mm、压力为18 MPa的X100管线作为试验运行段,对其进行了力学性能试验。试验结果表明,此试验段能够满足技术规范的要求,关键力学性能良好,横向和纵向的拉伸性能最大偏差为35 MPa;-20℃时母材最小韧性超过了180 J,-30℃焊缝韧性超过了117 J,实现了对裂纹起始控制的要求;管体、焊缝和HAZ硬度均低于300HV10,在正常条件、极端条件及高设计因子条件下均可满足长期运行要求。     

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。     

近中性pH值溶液中X100管线钢应力和氢元素对电化学腐蚀行为的影响

运用扫描振动电极技术和局部电化学阻抗谱测量技术,对近中性pH值溶液中X100管线钢应力和氢元素对电化学腐蚀行为的影响因素进行了研究。结果表明,充氢能有效提高钢的阳极溶解,有助于产生一层腐蚀产物,由于氢原子在试样中随时间会发生快速的扩散,所以电荷转移电阻在区域内和区域外基本没什么变化。当局部应力集中不足以接近或达到钢的屈服强度时,钢依然处在相对稳定的状态,并且试样的整个表面的溶解速率不均匀。     

高性能输送管线钢

鉴于管道工业将面临建设输送原油、成品油、粉煤浆、天然气等多种形式管线的高潮,对输送管线用钢发展前沿问题,如根据应变设计(strain design)原则在地质状况不稳定地区或深海建设管线用高抗变形管线钢;建设输送粉煤浆管线用抗冲蚀(anti-erosion)管线钢;建设长距离输送天然气管线用X100/X120级管线钢;能够大幅度提高厚壁管线钢管环焊热影响区韧性的含氧化钛质点管线钢;用于X100/X120级管线钢的新型高强度焊接材料以及防止高压输气管线发展延性断裂等问题做了综合论述.