不同温度下X100管线钢的冲击韧性

通过对X100管线钢试件冲击示波曲线、冲击断口形貌的观察,对比分析了在温度20℃、-60℃及-80℃条件下试件的冲击性能,研究了冲击过程中裂纹的形核和扩展规律。结果表明,裂纹启裂及扩展功所表现出的韧脆特性与总冲击功不同。随试验温度降低,断口分层现象明显,断口分层小平台可提高试验钢的断裂韧性,片状夹杂物则促进了脆性断口的产生;随温度降低,裂纹的扩展路径呈直线化,且尖角状裂纹较多。     

高钢级管线钢示波冲击试验研究

对X70、X80、X90和X100四种高钢级管线钢,在不同温度进行了示波冲击试验。结果表明,随着钢级的升高,载荷-位移曲线中的最大力和不稳定裂纹扩展起始力也相应升高,不稳定裂纹扩展起始位移逐渐变小。过了最大力后,曲线变得越来越陡峭,裂纹扩展地越来越快。冲击试样由只产生稳定裂纹扩展逐渐变为产生稳定和不稳定裂纹扩展,不稳定裂纹扩展与冲击断口中脆性区的大小正相关。     

X70管线钢冲击韧性实验研究

通过不同实验温度下的不同厚度、不同缺口取向含V型缺口试样夏比冲击实验和宏观断口分析，研究X70高韧性管线钢的冲击韧性的厚度、缺口取向和温度与分层裂纹耦合效应。结果表明：X70管线钢具有严重的各向异性现象，其在平行钢板表面方向和沿钢板厚度方向力学性能差异较大。分层裂纹主要是试样中材料固有的片状缺陷所致，有确定的方向性，同时与温度又有密切的关系，但分层裂纹的产生对X70管线钢的冲击韧性都是有益的。当裂纹扩展方向与厚度方向的相对方位改变时，分层裂纹效应亦将改变，实际的冲击韧性也改变。因此，应用单一试样厚度、单一缺口方向和单一的实验温度的表观冲击韧性数据进行管道结构的安全评定可靠性较差，必须考虑管道的温度、管壁厚度和缺陷方向的耦合效应。     

恒位移加载条件下X70管线钢在近中性pH溶液中的裂纹扩展行为

研究了恒位移静加载条件下,X70管线钢的裂纹扩展行为。结果表明,在近中性pH溶液中,恒位移加载情况下,不论是在自腐蚀电位还是外加阴极电位条件下,随时间的延长,X70钢裂纹并未扩展,其应力腐蚀断裂韧度值KISCC接近于断裂韧度KIC。X70管线钢具有高的韧性,动载荷对于其应力腐蚀裂纹的扩展起重要作用。     

X70管线钢高温回火工艺研究

通过金相组织观察和室温横向拉伸、-20℃横向冲击及-15℃落锤撕裂性能测试,研究了不同高温回火温度对X70管线钢组织性能的影响。结果表明,500~650℃回火时,X70管线钢的组织主要为针状铁素体,屈服强度在500 MPa以上,抗拉强度在600 MPa以上,完全能满足X70管线钢对强度的要求。而回火温度超过750℃时,X70管线钢含有大量的多边形铁素体,-20℃横向冲击功降到193J,-15℃落锤剪切面积百分数只有82%,850℃回火时,屈服强度只有340 MPa。综合比较,X70管线钢在500~650℃回火、保温25 min的条件下综合性能较好。     

X70管线钢冲击韧性与环焊工艺之间回归方程的建立

应用一次回归正交试验设计法,对X70管线钢环焊过程的焊接工艺参数进行设计,采用设计后的焊接参数对X70管线钢进行焊接,焊后对环缝接头进行冲击试验,最后得到冲击韧性与焊接工艺之间的回归数学模型.X70管线钢环缝接头冲击韧性的影响因素主要为焊接热输入、预热温度和板厚,应用该数学模型计算的冲击吸收功与试验值符合较好.     

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。     

X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀裂纹扩展行为机理

采用电化学极化曲线测试、EIS测试、裂纹扩展实验和SEM分析研究了X80管线钢在鹰潭土壤溶液环境下的应力腐蚀开裂(SCC)裂纹扩展行为及机理.结果表明,X80管线钢在酸性土壤环境中的裂纹扩展速率随着外加电位的降低呈现增加趋势,相较于开路电位下的裂纹扩展,在裂纹扩展初期,-850 m V下裂纹扩展速率较大,而在裂纹快速扩展阶段,过保护电位-1200 m V下裂纹扩展速率更大;同时X80管线钢在酸性土壤环境中的SCC裂纹扩展机制也随着施加外加电位的不同而改变,在外加电位高于-930 m V时为阳极溶解与氢脆的混合机制,负于-930 m V时则为氢脆机制.     

波动频率对X70钢焊接接头应力腐蚀行为的影响

研究了波动频率对X70管线钢焊接接头在阴极电位下的近中性介质中慢应变速率应力腐蚀开裂(SCC)行为.结果表明,X70钢在波动:拉伸载荷和阴极电位(-850 mVSCE)条件下,存在着一定的SCC敏感性.在波动拉伸载荷试验(F-SSRT)情况下,SCC裂纹的扩展机理与匀速慢拉伸试验(SSRT)时的裂纹扩展机理明显不同,SCC裂纹可以从材料表面产生的微孔处萌生并沿主应力面扩展,当载荷波动频率增大到一定程度时,SCC裂纹转变为沿45°最大剪应力面扩展.X70管线钢焊接接头阴极电位下近中性介质中SCC敏感部位为过热区.同时分析了氢在F.SSRT试样SCC过程中的作用和机理.     

X70管线钢在模拟土壤介质中裂纹扩展量化模型

试验研究了X70管线钢在模拟土壤介质中，循环载荷下的裂纹扩展特性和宏观规律．结果表明，裂纹扩展主要受裂尖应力强度因子幅△K的控制；在模拟高pH值(pH=9．3)土壤介质中，加载频率(0．1Hz～10Hz)对裂纹扩展速率无明显影响；在模拟近中性土壤介质中，裂纹扩展速率随加载频率的降低而升高，呈现明显的频率效应．结合裂纹扩展特性，分别建立了X70管线钢在模拟高pH值和近中性土壤介质中，加载频率为0．1Hz～10Hz的裂纹扩展量化模型。