X90管线钢管示波冲击试验研究

对X90管线钢管管体、焊缝和热影响区在不同温度下进行示波冲击试验,并对曲线的特征值进行分析。结果表明:X90管线钢管管体示波冲击曲线随着试验温度的降低,由只产生稳定裂纹扩展逐渐变为产生不稳定裂纹扩展,管体韧脆转变温度约为－90 ℃;焊缝示波冲击曲线都产生不稳定裂纹扩展,随着试验温度的降低,不稳定裂纹扩展愈发明显,焊缝韧脆转变温度约为－50 ℃;热影响区示波冲击曲线随着试验温度的降低,由稳定裂纹扩展逐渐变为不稳定裂纹扩展,热影响区韧脆转变温度约为－60 ℃。     

X80级准1219 mm×18.4 mm螺旋缝埋弧焊管焊缝组织与性能

利用夏比冲击、显微硬度和金相试验研究了 X80级准1219 mm×18.4 mm螺旋缝埋弧焊管焊缝韧脆转变特性、显微硬度分布及微观组织特征。研究结果表明,温度变化对焊缝韧性有显著影响,焊缝存在韧脆转变现象,韧脆转变温度为-40℃; HAZ在试验温度范围内无韧脆转变现象出现,冲击韧性优良。显微硬度峰值出现在焊缝中心附近。外焊缝区为针状铁素体+少量准多边形铁素体组织;内焊缝区为多边形铁素体+少量针状铁素体组织,晶粒尺寸较外焊缝区粗大;而HAZ为粗大且均匀性差的粒状贝氏体组织,且晶界清晰可见。     

X100管线钢管埋弧焊焊接接头性能分析

对X100管线钢管直缝双面埋弧焊接头进行了微观组织、显微硬度、拉伸及冲击试验。试验结果表明:X100管线钢双面埋弧焊焊缝金属的显微硬度高于母材,热影响区的显微硬度低于母材,焊接接头存在HAZ软化问题;横向焊接接头的抗拉强度满足ISO 3183—2007的要求,抗拉强度值高于母材纵向,但低于母材横向;埋弧焊焊缝金属的韧性良好,韧脆转变温度为-53℃;焊接热影响区的韧性较差,韧脆转变温度约为7℃。     

X80级ф1219mm×18.4mm螺旋缝埋弧焊管焊缝组织与性能

利用夏比冲击、显微硬度和金相试验研究了X80级ф1 219 mm×18.4 mm螺旋缝埋弧焊管焊缝韧脆转变特性、显微硬度分布及微观组织特征。研究结果表明,温度变化对焊缝韧性有显著影响,焊缝存在韧脆转变现象,韧脆转变温度为-40℃;HAZ在试验温度范围内无韧脆转变现象出现,冲击韧性优良。显微硬度峰值出现在焊缝中心附近。外焊缝区为针状铁素体+少量准多边形铁素体组织;内焊缝区为多边形铁素体+少量针状铁素体组织,晶粒尺寸较外焊缝区粗大;而HAZ为粗大且均匀性差的粒状贝氏体组织,且晶界清晰可见。     

低温环境下输油管线钢焊接性能试验研究

在低温环境条件下进行输油管线钢焊接施工时,焊缝冷却速度较快,影响焊缝金属的结晶形态和焊缝金属中的杂质含量,从而影响焊缝和热影响区的力学性能。我国在环境温度低于-5℃下的管道焊接技术还处于探索阶段。按照国外焊接工艺规程,对-28℃～-15℃环境温度下X60输油管线钢焊接接头进行了力学性能试验。结果表明,低温环境对焊接接头的拉伸、面弯、背弯及刻槽锤断、硬度性能影响不明显;但对低温冲击韧性值有较大的影响,当层间温度小于55℃时,焊接接头的低温冲击韧性值出现一定的离散性,说明较快的焊缝冷却速度使焊缝金属的韧脆转变温度升高。     

高韧性钢Q345LCLA焊接工艺研究

为匹配室温冲击吸收功高达237 J的低碳低合金高韧性钢Q345LCLA,选择国产焊接材料H10Mn2/SJ101和进口焊接材料Primerweld Ni1K/JF-B分别进行焊接工艺评定。对2种焊接接头进行室温拉伸和侧弯试验,并对焊缝及热影响区在室温,0 ℃,-20 ℃和-40 ℃温度条件下进行冲击试验,同时进行硬度检测及金相组织分析。结果表明,2种焊接材料均具有良好的焊接性,强度、塑性均达到AWSD1.1—2010标准要求,且具有较好的低温及常温冲击韧性,相对而言,Primerweld Ni1K/JF-B的冲击吸收功稍高;2种焊接材料金相组织比较接近,未出现晶粒粗大的魏氏组织及脆硬的马氏体组织,具有良好的金相组织。     

X100直缝埋弧焊管焊接接头性能分析

随着直缝埋弧焊钢管需求的不断加大,分析和研究直缝埋弧焊管各项性能指标显得尤为重要。本研究对国外某钢厂生产的X100直缝埋弧焊管进行了一系列分析,对母材和焊接接头进行了拉伸、冲击韧性和显微硬度等试验,结合金相组织分析,综合评定该钢组织性能。结果表明,直缝埋弧焊管焊接接头抗拉强度接近母材,焊缝金属的显微硬度高于母材,热影响区显微硬度低于母材;埋弧焊焊缝金属的韧性良好,韧脆转变温度为-60～-50℃,热影响区韧脆转变温度为-30～-20℃。     

扩径率与韧性关系试验

采用钢板拉伸模拟管线钢管扩径,对扩径率和焊接接头的韧性进行了研究。首先对平板焊接和钢管焊接的焊缝形状差别进行分析,并通过改善焊接工艺来达到一致。扩径率选择0.005～0.013的范围,冲击部分选择焊缝、FL、FL+2、FL+5,冲击深度选择5个位置,试验温度选择-10℃、-20℃。结果表明,母材冲击功变化不大,焊缝冲击功随扩径率增加而减小。通过回归线性分析得到焊缝冲击功-扩径率公式,实用性不强。焊接接头实测扩径率低于名义值。     

X80管线钢不同温度下的落锤吸收能量测试

采用示波落锤法,对X80管线钢在不同温度下的吸收能量进行了测试,并对不同温度下的载荷－位移曲线及锤头速度曲线进行了比较。结果表明,不同温度下的载荷－位移曲线形状不同,且随着温度降低,达到最大载荷后的载荷下降速度加快。根据落锤吸收能量,绘制了韧脆转变温度曲线,得到了X80管线钢的韧脆转变温度,并与夏比冲击试验吸收能量绘制的韧脆转变温度曲线进行了对比。     

耐硫酸露点腐蚀用Q345NS超大管径螺旋埋弧焊管的开发

采用低C、低S,添加Cr、Cu、Sb等合金元素和洁净化冶炼、控轧控冷工艺生产的耐硫酸露点腐蚀用Q345NS热轧卷板,通过优化成型器结构和焊接工艺参数,选用耐酸性焊接材料,控制焊接热输入、钢管成型残余应力等措施,开发出了耐硫酸露点腐蚀用Q345NS超大管径螺旋埋弧焊管,并对其化学成分、显微组织、力学性能、耐酸性能进行了检测。结果表明,焊管管体屈服强度为374～398 MPa,抗拉强度为498～526 MPa,焊缝抗拉强度为510～531 MPa,管体、焊缝及热影响区夏比冲击试验韧脆转变温度分别达到-50 ℃、-30 ℃、-30 ℃;按照GB/T 28907—2012附录A规定进行均匀腐蚀全浸试验,在温度20 ℃、硫酸浓度20%、全浸24 h以及温度70 ℃、硫酸浓度50%、全浸24 h两种试验条件下,与Q235B材质相比,Q345NS螺旋钢管耐硫酸露点腐蚀性能具有明显的优势;该钢管表现出良好的力学性能和耐酸性能。     

不同回火温度对X70管线钢管焊缝组织性能的影响

为了研究热煨弯管制作过程中回火温度对X70直缝埋弧焊管焊缝组织性能的影响规律,开展了热处理试验,并对试样进行了力学性能检测及金相分析,研究了不同回火温度对X70焊管焊缝热影响区韧性的影响。研究结果采表明,采用500~550℃回火处理时,弯管焊接接头冲击韧性和强度匹配最佳;采用570~600℃回火处理时,焊缝和热影响区冲击韧性迅速恶化,已不适宜用作油气输送管线用管。     

X70钢板冷填丝气体保护焊工艺研究

为了改善高钢级管线钢焊缝及热影响区的低温冲击韧性,采用焊接工艺参数完全相同的常规MAG焊和冷填丝MAG焊接方法,对X70钢级管线钢进行了焊接对比试验,并对焊接接头进行了低温夏比冲击试验、拉伸试验和金相试验。试验结果显示,在焊接电流相同条件下,冷填丝MAG焊可提高焊丝熔化量30%~55%;在0 ℃、-10 ℃、-20 ℃、-30 ℃时,冷填丝MAG焊接工艺相对于常规MAG焊接工艺,焊缝冲击值有升有降,但热影响区冲击值均有不同程度的提高。研究表明,冷填丝MAG焊接工艺对焊缝及热影响区具有加速冷却作用,尤其有利于改善热影响区的低温冲击韧性,适用于耐磨及耐腐蚀金属表面堆焊,以及对熔深要求较低的中厚板的低线能量、高效多层多道焊接。     

X90钢级大直径螺旋埋弧焊管的研制

为了响应管道建设向高强度、高压力的发展趋势,采用低C、高Mn和Mo-Cr-Ni-Cu-Nb-Ti合金设计体系和控轧控冷技术,开发出以粒状贝氏体为主,辅之少量板条状贝氏体铁素体的X90管线钢。通过对低应力成型技术及焊接技术等制管工艺的研究,成功开发出X90钢级Φ1 219 mm×16.3 mm超高强度螺旋埋弧焊管。按照标准对该产品进行了组批性能检测,结果显示,钢管管体横向屈服强度625~740 MPa,抗拉强度715~835 MPa,焊缝抗拉强度770~825 MPa;焊接接头最大硬度小于270HV10;-10 ℃下管体横向平均冲击功大于340 J,热影响区平均冲击功大于197 J,焊缝平均冲击功大于133 J;0 ℃下管体横向DWTT剪切面积均为100%。结果表明,开发的钢管具有优异的强度、塑性及韧性匹配,焊接性能良好。     

X80级海洋隔水管埋弧焊接头CTOD试验研究

依据英国BS 7448断裂韧性试验标准,对X80级海洋隔水管埋弧焊接头进行了低温CTOD（裂纹尖端张开位移）试验研究,测试了X80级533 mm×25.4 mm海洋隔水管对焊接头在0℃下焊缝中心和热影响区的CTOD断裂韧性。试验结果表明：0℃下焊接热影响区的CTOD值大于焊缝中心,即焊接热影响区的低温断裂韧性好于焊缝中心;0℃下对焊接头焊缝中心和热影响区的试样中超过半数在启裂时就发生失稳断裂,焊缝中心试样失稳断裂的比例更大,失稳现象与裂纹扩展方向上存在的脆性区域有关,脆性区域越大失稳现象越显著。     

X65/316L与AISI4130/Inconel625复合管焊接接头力学性能及腐蚀行为研究

采用ERNiCrMo-3焊丝成功焊接X65/316L与AISI4130/Inconel625复合管,研究了复合管焊接接头的力学性能和腐蚀行为。采用拉伸试验、全焊缝拉伸试验、冲击试验、硬度测试表征了焊接接头的力学性能。参照ASTM G39和ASTM G5的相应标准对复合管焊接接头进行了CO2应力腐蚀和电化学腐蚀性能测试。结果表明,复合管焊接接头的抗拉强度达到583 MPa,断裂发生在X65/316L母材处;焊缝屈服强度为441.4 MPa,抗拉强度为725.9 MPa,延伸率达到37.67%;在-10 ℃试验条件下,焊缝的冲击吸收功为157 J,接头硬度值呈现梯度过渡。复合管焊接试样经过CO2应力腐蚀试验后失重达标,在母材和焊缝处没有观察到裂纹;电化学腐蚀试验后焊缝和热影响区的耐蚀性与母材相当。     

X70MS螺旋埋弧焊管的研制

为了开发酸性服役条件下的管线用管,通过对耐酸管硬度控制的研究、X70MS钢级卷板化学成分的设计、焊接材料的合理匹配以及焊接工艺参数的调整,研制出了X70MS钢级Φ711 mm×9.5 mm规格耐酸性埋弧焊管,并对试制钢管进行了化学成分分析、显微组织分析、硬度测试、力学性能检验以及HIC和SSC试验。试验结果显示,焊管管体屈服强度为489～555 MPa、抗拉强度为597～607 MPa,焊缝抗拉强度为667～679 MPa,管体和焊缝硬度均小于250HV10,0 ℃下母材冲击功大于226 J,焊缝单个冲击功大于169 J;母材、焊缝和热影响区裂纹敏感率（CSR）、裂纹长度率（CLR）、裂纹厚度率（CTR）均为零;在72%SMYS、80%SMYS和90%SMYS三种载荷下SSC试样的拉伸面在10倍显微镜下均未发现断裂。试制结果表明,X70MS管材表现出良好的力学性能和耐酸性, 各项性能满足API SPEC 5L标准要求。     

海底尾水排放用X65MO超厚壁螺旋埋弧焊管的开发

为开发适用于尾水排放并满足海底运行条件的螺旋埋弧焊管,通过化学分析、显微组织分析和力学性能试验等方法,开发出一种低C及Mn-Cr-Mo-Nb系合金体系、多边形铁素体+粒状贝氏体+少量珠光体组织特征的X65MO材质、25.4 mm超厚壁热轧卷板。同时,通过径厚比、板宽、成型角对成型质量的影响规律和焊接线能量对焊缝质量的影响规律进行分析研究,确定出小径厚比、超厚壁Φ1 219 mm×25.4 mm钢管的成型参数和焊接参数,获得了低残余应力和高焊接质量的钢管,并且对试制的螺旋埋弧焊管的理化性能进行了检测。结果显示,钢管母材屈服强度为475～560 MPa,抗拉强度为570～635 MPa,焊缝抗拉强度为590～690 MPa;-10 ℃下的母材、焊缝和热影响区夏比冲击功平均值分别达到427 J、207 J和215 J,0 ℃下DWTT剪切面积平均值为98%;母材、焊缝和热影响区硬度最大值为241HV10。研究表明,试制的海底尾水排放用X65MO钢级Φ1 219 mm×25.4 mm超厚壁螺旋埋弧焊管具有良好的力学性能,可满足API SPEC 5L（46版）标准和工程技术条件要求。