基于应变设计的X80HD管线钢生产技术研究

为了研究X80HD管线钢的抗大变形能力,分析了轧制工艺对基于应变设计的X80HD管线钢组织性能的影响,并研究了制管工艺过程对管线钢的力学性能的影响规律。结果表明,铁素体/贝氏体双相组织的管线钢,随着始冷温度降低,先共析铁素体和析出物数量增加;随着终冷温度的降低,贝氏体的数量增加,相变强化作用增强,管线钢的抗拉强度提高更为明显;在制管过程中,钢管的屈服强度增加明显,且随着扩径率的增大,钢管屈服强度呈比例增大,但抗拉强度变化不大;当始冷温度约700 ℃和终冷温度低于450 ℃时,钢中的先共析铁素体和贝氏体双相组织组成控制合适,该管线钢具有优良的变形能力,能较好地满足大应变管线钢的性能要求。     

国内外油气管道用抗大变形焊管的研制现状

为了克服冻土带、滑坡带、地震带等条件对管线造成的大位移变形失效,保证服役管线的安全性和完整性,要求焊管具有较强的抗大变形能力。国外的研究表明,目前可作为抗大变形管线钢的材料有铁素体+贝氏体双相钢、贝氏体+M/A双相钢和针状铁素体钢,这些抗大变形管线钢可通过控制钢的化学成分、轧制工艺和热处理得到,双相管线钢具有低屈强比、高加工硬化指数、大均匀延伸率、圆屋顶型应力应变曲线等特点。国内的钢厂和管厂也联合进行了中缅油气管道抗大变形焊管国产化试制工作并获得成功,目前国内抗大变形管线钢普遍采用铁素体+贝氏体双相钢。     

日本JFE开发的高应变用途超高强度双相管线钢

为开发高可变形性能的高强度管线钢而进行的广泛研究表明,改进可变形性能的关键工艺之一是对钢的双相金相组织的控制。应用TMCP工艺可以生产铁素体-贝氏体双相金相组织的钢板。具体是,在低C无B钢经控轧及超强加速冷却后,能形成铁素体金相组织,强度最高可达X120级别。为了提高钢板的夏比冲击功性能,在加速冷却后还应用了HOP（在线热处理工艺）工艺。通过控制双相金相组织,进行了X120高应变管线钢的试生产,并简述了X120级管线钢的金相组织和性能。     

TRIP效应在基于应变设计的大变形管线钢中的应用

提出了TRIP（transformation induced plasticity）效应来解决大变形管线钢在基于应变设计的问题,通过氩弧焊对TRIP钢进行焊接,得出其焊接接头的力学性能。在3种不同的拉应变下对试样进行了应变拉伸试验,观察其微观组织的变化。可以看出,随着拉应变的增大,焊缝组织中珠光体和贝氏体组织发生沿拉伸方向的滑移,铁素体发生与滑移过程相匹配的塑性变形,从而获得较高的均匀延伸率,增加了焊缝的塑性和强度,能适应大变形管线钢基于应变设计的运行环境。     

X70大变形管线钢延迟加速冷却组织和性能分析

利用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等试验技术,研究了X70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,X70管线铜可获得贝氏体＋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,导致材料屈服强度上升,塑性下降。当始冷温度为530℃时,X70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。     

低碳微合金钢连续管低周疲劳性能研究

通过控制应变和控制应力方法，对12CrMnMoNi低碳微合金钢连续管管材进行了室温下的低周疲劳试验和循环应变硬化测试，分析了影响疲劳寿命的因素。结果显示，在0.4%～1.2%不同应变幅条件下，管材总体呈现循环软化现象，在1.2%大应变幅下疲劳寿命只有54次，是0.6%～0.8%应变幅的20%左右；在循环初始阶段，低应变表现为循环软化，高应变表现为循环硬化，临界应变(ε_c)介于0.8%～1.0%。在控制应力高于屈服强度5%时，平均疲劳寿命为318次，表明管材在承受较高载荷下仍具有良好的疲劳性能；同时，硬化指数对疲劳寿命有直接影响，在总循环次数的50%以内，随着循环次数的增加，硬化指数增加，表明该管材在循环过程中依靠硬化实现均匀变形的能力增强；细小的铁素体+M/A组元是实现良好疲劳性能的组织保障；断口SEM观察表明，疲劳裂纹起源于外表面，且伴有二次裂纹产生。     

X80级Nb-Cr钢管不同强度匹配下的接头组织与性能研究

研究了不同强度匹配下X80级Nb-Cr钢手工焊环焊接头的显微组织和硬度。结果表明：不同强度匹配下填充层组织经过后续焊道的热处理作用,打破了焊缝柱状晶的形态,焊缝组织为针状铁素体＋少量粒状贝氏体＋少量先共析铁素体,粗晶区组织为粒状贝氏体＋板条状铁素体;盖面层焊缝组织以针状铁素体组织为主,粗晶区组织以板条状铁素体＋粒状贝氏体为主;盖面层高硬度组织板条铁素体和粒状贝氏体明显增多,硬度整体偏大。     

X80钢的热处理组织和性能研究

利用组织分析、力学性能试验、断口分析等手段,对X80钢的热处理组织和性能进行了研究.结果表明,950℃加热可以使X80钢获得细小、均匀的奥氏体晶粒,适合作为X80钢的淬火温度;在550℃、600℃回火时,X80钢的组织为贝氏体铁素体(BF)+粒状贝氏体(GB),部分铁素体板条合并宽化,部分粒状贝氏体内部亚板条界开始合并...     

基于应变设计用X70大直径UOE管线管的研发

研究了不同轧钢工艺钢的不同微观组织以及这些微观组织对管线钢抗大变形性能的影响。筛选出抗大应变管线钢优选的组织设计,并基于铁素体+贝氏体的双相组织设计,生产了具有低屈强比、高均匀延伸率、高抗应变时效性能的X70 UOE管线管,实现准1 016 mm×17.5 mm和准1 016 mm×21.0 mm规格UOE焊管的工业化生产。通过工业化生产数据,分析了板、管及时效后性能的变化规律,并研究了时效温度和时效时间对抗应变性能的影响。     

X70级抗大变形管线钢的工艺研究

对成分为0.07C-0.30Si-2.00Mn-0.01P-0.002S-0.30Cu的低碳合金钢的两种控制轧制和控制冷却工艺(TMCP)进行了研究,目的是通过TMCP工艺使钢材获得铁素体+贝氏体(PF+BF)的双相组织,满足X70级抗大变形管线钢的性能要求.对两种不同工艺条件下钢的力学性能和显微组织进行的对比分析表明...     

JCOE制管与防腐过程对抗大变形钢性能的影响

比较了A,B和C三种抗大变形钢板组织及性能,B和C组织中多边形铁素体含量更高,抗大变形能力较好.JCOE制管中三种钢板加工硬化明显,制管后屈服强度、屈强比显著上升,均匀延伸率、形变强化指数下降.通过热模拟方法研究了钢管防腐中应变时效作用.研究发现,应变时效程度与钢的组织有关,其中以针状铁素体为主的A试样应变时效更显著,...     

X70管线钢焊接CCT曲线测试及分析

采用Gleeble-3500型热模拟试验机,测定了6种X70钢的焊接CCT曲线,分析了不同冷却条件下的组织与性能的关系,讨论了合金元素对组织和性能的影响.结果表明:当冷却速度小于1℃/s时,组织中出现多边形铁素体;冷却速度在1～7 ℃/s时,组织以针状铁素体或粒状贝氏体组织为主;当冷却速度大于10C/s时,组织以细小的贝氏体为主.C具有抑制相变的作用,适当降低C含量,能扩大获得高韧性的冷却速度范围,并降低焊接热影响粗晶区的硬度,有利于提高钢管焊接质量.     

X90管线钢焊接热影响区热模拟试验研究

文章介绍了采用Gleeble 1500热模拟试验机研究X90管线钢连续冷却过程中的相变规律,采用金相法与热膨胀法相结合的方法进行研究测量并绘制出CCT曲线。试验结果表明,随着冷却速度的增加,X90管线钢的硬度逐渐增加,当冷却速度达到40℃/s时,金相组织中出现马氏体,硬度增加迅速。不同的冷却速度会得到不同的金相组织,当冷却速度小于2℃/s时,有铁素体生成;当冷却速度处于0.1~5℃/s之间时,会有少量的珠光体产生;当冷却速度处于0.5~40℃/s之间时,形成了贝氏体;当冷却速度大于40℃/s时,产生了马氏体。     

t_(8/5)对X90管线钢焊接热影响区细晶区显微组织的影响

为了研究焊接冶金与热循环过程对X90管线钢焊接热影响区细晶区显微组织的影响,采用淬火变形膨胀仪模拟了不同t8/5条件下X90管线钢热影响区细晶区的热循环过程,并在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察了其显微组织随t8/5不同而变化的情况。研究结果表明,当t8/56 s时,X90管线钢会获得粒状贝氏体、贝氏体铁素体和板条马氏体的混合组织;当t8/512 s时,X90管线钢组织以多边形铁素体为主,并随着t8/5的减小,会先后出现珠光体和粒状贝氏体;当t8/5控制在6~12 s时,细晶区组织主要为性能良好的贝氏体组织和少量准多边形铁素体。为获得综合性能优异的焊接接头,冷却过程中焊接热影响区细晶区的t8/5应控制在6~12 s更为合适。     

基于应变设计的L485海洋管材开发

为了满足海底管道用高应变钢管的需求,采用基于应变设计方法进行了L485海洋管材的开发。采用低C、 Nb、 Ti微合金化成分设计和多边形铁素体+贝氏体的双相组织设计,开发出屈强比≤0.80、均匀延伸率≥12.0%、-20℃下平均冲击功>400 J的31.8mm厚壁L485钢板,并采用此钢板进行了Φ559 mm×31.8 mm规格L485钢管的试制。对试制出的钢管进行了力学性能测试,测试结果显示,钢管的纵向屈服强度为485～585 MPa,抗拉强度为570～700 MPa,屈强比≤0.85,总伸长率≥25%,均匀延伸率≥7%。试制结果表明,钢管的强度、塑性、韧性等均已达到高应变海洋管研制目标要求。同时,针对存在的屈服强度和应变硬化指数偏下限、热影响区软化等问题,需要从钢板成分及性能、钢管成型及焊接工艺等方面进一步优化设计。     

TMCP工艺对X70管线钢在酸性环境中织构和抗氢脆性能的影响

为研究热机械轧制（TMCP）工艺对X70管线钢抗氢脆性能的影响,采用两种不同的TMCP工艺参数改变钢的组织和织构,并通过电化学充氢和氢渗透试验,研究了织构和微观结构对X70管线钢抗氢致开裂（HIC）性能的影响。结果表明,TMCP并没有改变钢板的物相,不同TMCP参数的钢板均由针状铁素体、多边形铁素体及少量珠光体组成,且大多分布在晶界周围;增加氢浓度会使位错周围产生氢气氛并锁定位错,使改变塑性变形所需的应力增大,导致硬化。研究表明,冷却速率能够影响晶粒尺寸,冷却速度越高,晶粒尺寸越小,较多的精轧道次和较快的冷却速率会增加钢中可逆陷阱的数量,促使发生HIC。     

X70抗大变形直缝埋弧焊管的开发

针对基于应变设计地区管道建设,尤其是中缅管线项目所需的X70抗大变形焊管进行研究开发。采用铁素体＋贝氏体双相组织的高应变能力的钢板,结合新开发的制管工艺,使批量研制的X70抗大变形焊管具有良好的强度、均匀延伸率、应力比等优点。通过对制管前后的拉伸性能进行对比,发现大变形钢板制管后屈服强度、抗拉强度大幅提高,而均匀延伸率、应力比等指标有所下降;热时效试验表明,时效处理后钢管纵向屈服强度、抗拉强度均升高,而均匀延伸率、应力比等指标进一步下降。