X80大变形钢管环焊缝试验研究

采用E9018-G焊条手工电弧根焊。用低组配药芯焊丝自保护焊和高组配焊条手工电弧焊填充盖面工艺焊接了X80钢级大变形钢管环焊缝，对环焊缝接头进行力学性能测试和金相观察分析。结果表明，两种焊接工艺评定结果符合APIStd．1104标准要求。采用低组配药芯自保护焊焊接的焊缝冲击功和裂纹尖端张开位移值比采用高组配焊条手工电弧焊焊接的高。前者的焊缝组织为PF（多边化铁索体）＋p（珠光体），后者的焊缝组织为PF＋IAF（针状铁素体1＋P。二者熔合区的组织均为粒状贝氏体，粗晶区和细晶区没有淬硬马氏体组织出现，保证了热影响区具有很好的断裂韧性。     

大口径X80钢级管道环焊缝断裂韧性需求研究

采用有限元方法建立了D1 422 mm厚壁X80钢管自动焊焊接接头数值模型,通过环焊缝强度匹配、母材屈强比等参数对焊缝裂纹驱动力的影响规律进行研究,确定在不同管材强度等级及焊缝特性等工况下的韧性指标。结果表明：提高焊缝区强度匹配能够有效减小接头的裂纹扩展驱动力,降低断裂韧性需求,降低母材屈强比会使相同强度匹配条件下的裂纹扩展驱动力更小。目前工程标准中的断裂韧性值能够满足管道断裂控制要求。     

X80钢级管道环焊缝非均匀裂纹体断裂驱动力

采用试验测试与数值模拟相结合的方法,研究了X80钢级管道环焊缝焊接热影响区的组织及其对断裂驱动力的影响.试验表征了焊接热影响区显微组织与硬度分布,研究表明热影响区存在软化现象;采用有限元数值模拟方法,将环焊缝简化为由母材、焊缝和热影响区组成的力学非均匀体,研究了焊缝匹配、焊缝宽度、软化区对环焊缝非均质裂纹体的断裂驱动力...     

X80管线钢焊缝组织及裂纹形成机制

采用光谱分析、夏比冲击、OM、SEM和EDS等方法研究了X80管线钢焊缝成分、组织和性能,并探讨了焊接裂纹形成机制。结果表明：由于焊接冶金和固态相变的作用,X80管线钢的焊缝呈现凝固和相变组织的综合特征,其微观组织为粒状贝氏体+大块状铁素体;焊缝处裂纹呈现结晶裂纹特征,其内部存在大量的非金属夹杂物;焊缝断口大部分为解理断裂,近裂纹边缘具有准解理断裂特征,冲击性能低于热影响区和母材。     

X80厚壁管线钢不同焊接速度下焊缝韧性研究

采用西气东输二线用X80 18.4mm壁厚管线钢,匹配BG-H06H1焊丝和BGSJ101-H1焊剂,研究了不同焊接速度下焊缝的外观形貌和组织性能.结果表明,在不同焊速下,焊缝成型好,表面光滑,焊缝抗拉强度均在720MPa以上,硬度小于276HV10;在焊速为1.6～1.8m/min时,焊缝冲击功稳定,-20℃下平均值可达136～176 J;在1.4～1.5m/min时,冲击功出现波动,最低45J.针对低速下焊缝韧性的波动,采用光镜、SEM等对焊缝微观组织变化、冲击断口形貌、成分偏析、板材及焊材纯净度等进行了分析.研究结果表明,焊缝原始奥氏体晶粒大小对韧性有显著影响;晶界AlN、硫化物析出是形成焊缝光滑脆性断口的主要原因;焊接线能量过大或过小,以及焊缝中高熔点氧化物夹杂均会引起冲击值下降.     

X80管线钢焊缝金属中的针状铁素体

探讨了X80管线钢焊缝中针状铁素体的形成条件、对焊缝韧性的影响及针状铁素体控制机理。结果表明,X80管线钢焊缝组织是大量针状铁素体+少量先共析铁素体的混合组织。在针状铁素体影响因素中,起决定作用的是焊缝的化学成分和冷却速度。焊缝中针状铁素体形态和数量与焊缝韧性之间存在对应关系,焊接热输入对焊缝韧性的影响较复杂,存在一个热输入最佳值。优化的焊缝合金系统和化学成分是控制焊缝针状铁素体形成的必要条件,而合理的工艺方法和焊接参数(含热输入)则是控制针状铁素体形成的充分条件。     

基于应变设计的X80钢管环焊技术研究

针对西气东输二线管道工程用基于应变设计的X80大变形钢管现场焊接技术开展研究,通过对X80大变形钢管的母材试验、焊接材料筛选、焊接接头软化和环焊工艺研究,完成了地震断裂带用焊条电弧焊工艺.通过几何补强覆盖法实现了自保护药芯焊丝半自动焊在X80大变形钢管上的应用,提高了地震断裂带的施工效率和施工质量.     

X80大变形管线钢的变形与断裂行为

采用光学和扫描电子显微镜过对X80大变形管线钢在拉伸和冲击载荷下的变形和断裂过程的实验观察,研究了X80大变形管线钢的变形和断裂行为。结果表明:对于由贝氏体+铁素体组成的双相大变形管线钢,在变形过程中,塑性变形优先在铁素体中进行,随着塑性变形量的增加,双相组织的形态逐渐沿作用力方向呈现明显的位向分布。双相组织中裂纹的产生有3种典型方式,即夹杂物形核、相界面形核以及铁素体或贝氏体基体形核。裂纹的扩展与所受的应力状态有关,在较低应力状态下时,裂纹主要通过铁素体扩展;只有在较高应力状态下,裂纹才穿越贝氏体。在实验观察和分析基础上建立了贝氏体+铁素体大变形管线钢的变形和断裂模型。     

X80管线钢的氢脆性能

制备了单边缺口拉伸(SENT)试样,在0.5 mol/L H2SO4+3 g/L NH4SCN溶液中,以10 mA/cm2的电流密度充氢4 h,采用拉伸试验和三点弯曲试验考察了氢脆对X80管线钢断裂韧性的影响.结果显示:充氢SENT试样的断裂韧性和承载力显著低于母材SENT试样的,使用三点弯曲试验测定的断裂韧性结果较为...     

X80管线钢及其焊缝在高温高压环境下的腐蚀性能

采用质量损失法研究了X80管线钢母材及焊缝分别在温度为90 ℃, 压强为4 MPa, 腐蚀介质为0.1 mol/L NaCl+0.4/0.5/0.6 mol/L NaHCO3溶液中浸泡48 h的腐蚀速率,并结合扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对腐蚀产物膜的形貌和成分进行了分析。结果表明：X80钢母材及焊缝在0.1 mol/L NaCl+0.5 mol/L NaHCO3溶液中的腐蚀速率最低,此时产生的腐蚀产物膜耐腐蚀性能最好。在该种腐蚀介质中形成的腐蚀产物膜由上、下两层膜组成,上层膜的大小分布不均且易脱落,为Fe(OH)2;下层膜呈颗粒状分布,且均匀致密,为FeCO3。     

低匹配条件下X80管线钢焊接接头的变形能力研究

采用有限元法对低匹配条件下X80钢级管线钢焊接接头的变形能力进行了研究.结果表明,随着平均应变的增大,变形逐渐向焊缝区集中,且焊缝强度越低造成的应变集中越严重,焊接接头的变形能力越低.5%、10%低匹配的焊接接头的变形能力分别为0.7%、1.5%.     

温度对焊接热模拟X80管线钢断裂韧性的影响

通过试验和3D有限元模拟相结合的方法分析了焊接热模拟X80管线钢在不同温度（-90,-60,-30和0℃）下的断裂韧度.文中选取标准三点弯曲试样在不同温度下进行断裂韧度测试,同时对测试件进行三维有限元实体建模与分析计算.结果表明,X80管线钢的断裂韧性随温度减低显著减小,并使其倾向于脆性断裂.材料在不同温度下的真实应力-应变曲线行为从光滑拉伸到断裂力学试样具有良好的可传递性,温度对材料的硬化行为没有明显影响,有限元计算的结果表明,应用该方法可以准确地计算X80钢焊接热影响区不同温度下的CTOD值.     

X80钢级管线钢焊接工艺试验

在选定焊接方法、焊接材料和工艺参数条件下,进行了X80管线钢试件焊接和接头性能试验。结果表明,X80管线钢具有良好的可焊性,选用的焊接材料和工艺参数可用于这种材料管道的现场焊接及焊缝返修。     

Development of High Deformability Pipeline Steel

Based on strain-based design, high deformability X70 high strength pipeline steel with dual-phase microstructure has been developed, which can be laid in the seismic, the cold or the deepwater region. The results illustrated that the developed X70 steel has the stress-strain curve like round house and it shows good anti-transformation characteristic, high uniform deformation(≥10%), enhanced n-value(≥0.10), and the low yield-tensile ratio Y/T(≤0.85). The dual-phase microstructure of ferrite and bainite conta...     

X80管线钢不同电化学充氢状态下的断裂特性

采用拉伸和慢拉伸试验,研究了X80管线钢在静态充氢与慢拉伸动态充氢条件下的断裂特性.结果表明:在静态充氢条件下,当充氢电流密度小于12.5 mA/cm2时,材料的断裂韧性随电流密度的增加而增加,当电流密度大于该值时,随电流密度增加,材料的断裂韧性呈下降趋势;在慢拉伸动态充氢条件下,随电流密度的增加,材料的断裂韧性显著降低,并满足一定的函数关系.静态充氢试样断口主要呈韧窝特征,但与未充氢试件比较,韧窝的尺寸变小,数量变多;慢拉伸动态充氢试样断口呈现解理形貌.     

氢对X80钢焊接接头在近中性pH值溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化和电化学阻抗技术研究了电化学充氢后X80钢母材和焊缝在近中性pH值溶液中的电化学行为,并结合光学显微镜对试样充氢前后的形貌进行了观察,测量了母材和焊缝的放氢量。结果表明,电化学充氢并没有改变钢的组织结构;相同电化学充氢条件下,焊缝比母材吸收更多的氢。在近中性pH值溶液中,未充氢时母材比焊缝有更好的耐蚀性能。充氢促进母材和焊缝在近中性pH值溶液中的阳极溶解。随充氢时间增加,母材和焊缝的自腐蚀电位负移,腐蚀电流增大,腐蚀产物膜电阻和极化电阻减小,母材与焊缝电化学腐蚀行为均加剧。充氢后焊缝中位错缺陷浓度高,对氢起钉扎作用的,使焊缝的耐蚀性大于母材。     

管线钢X80的CCT曲线研究

采用膨胀仪研究管线钢X80连续冷却过程中的相变规律。采用热膨胀法和金相法相结合测绘管线钢X80的CCT曲线,并研究冷却速率对组织和硬度的影响规律。实验结果表明:不同的冷却速率下实验钢的组织不同。低冷速下,管线钢X80的组织均为多边形铁素体外加少量的珠光体;随着冷速的增加(3℃/s时),多边形铁素体逐渐转变为针状铁素体;当冷速达到50℃/s以上时,还会出现贝氏体组织。随冷速的提高,实验钢的硬度呈逐渐上升趋势。     

X80钢级管线钢焊接工艺试验

在选定焊接方法．焊接材料和工艺参数条件下，进行了X80管线钢试件焊接和接头性能试验。结果表明．X80管线钢具有良好的可焊性，选用的焊接材料和工艺参数可用于这种材料管道的现场焊接及焊缝返修。