高Nb成分X80级管线钢焊接性分析

通过高Nb Cr、高Nb Mo两种成分钢板的制管试验,从夏比冲击韧性、焊接接头硬度、焊缝化学成分等方面对两种成分钢板的焊接性进行了全面的对比.结果表明,Mo元素对焊缝和热影响区的性能改善起着重要作用,其细晶强化作用能有效提高焊缝的强度和韧性.在数据分析的基础上,提出了高Nb成分X80级管线钢焊接工艺的优化建议.     

X80高Nb管线钢组织与性能分析

总结回顾了X80高Nb管线钢的研究和发展,对其冶金设计、化学成分、显微组织结构、各项力学性能以及应力腐蚀行为、焊接性等进行了分析,并讨论了X80高Nb管线钢在应用中需要进一步研究的几个技术问题。通过低C高Nb合金化设计,可获得细小的针状铁素体组织,保证材料成分的同时具有很高的强度和良好的韧性。高温轧制技术(high temperature processing,HTP)的采用,不仅满足X80管线钢的技术条件要求,而且可以显著降低生产成本,有利于实现石油天然气更加高效经济的输送。     

高铌和低铌X80管线钢动态再结晶行为的研究

通过研究和对比高铌和低铌X80管线钢的动态再结晶行为,得出了以下结论:高铌X80管线钢相比低铌X80管线钢,在较高的变形温度和较低的应变速率下才能发生动态再结晶。两种钢的动态再结晶激活能分别为342.95 kJ/mol和306.02 kJ/mol。高铌抑制了奥氏体的动态再结晶,延迟了应力-应变曲线向动态再结晶型转变,因而显著提高了奥氏体的再结晶终止温度。     

高Nb X80管线钢M/A岛研究

以高Nb X80管线钢为研究对象,对钢中M/A岛的大小、形貌和分布特征进行了分析。结果表明,冷却速度的提高使钢中M/A岛尺寸更为细小,分布更为弥散、均匀,形貌趋于圆形或球状,有利于提高管线钢的力学性能;相同的冷却速度下,提高Nb含量可以促进了条状M/A岛的生成,说明高Nb含量促进了M/A岛从点状、块状向条状的转变;合金成分和冷却速度的调整可以减少M/A岛对钢性能产生的不利影响。     

高Nb X80管线钢的应变时效研究

介绍了高Nb X80管线钢在1%,2%,3%环向应变低温时效表现出的较高屈强比以及较差力学性能,在管线钢的后续应用中带来了很多安全隐患.通过试验的方法,在650℃下对母材进行高温预回火50 min后应变时效发现,高温预回火能提高强度的同时,也能降低屈强比,从而提高了X80管线钢的综合力学性能,为研究高Nb管线钢的应变时...     

低碳高铌X80管线钢焊接性及工程实践

低C高Nb高Mn的合金设计已广泛应用于X80管线钢,X80管线钢钢管的直缝焊接以及螺旋缝焊接性能对该合金体系的应用极其重要。热模拟研究结果表明,该合金体系X80管线钢的最佳热输入量应低于30 kJ/cm。相比于普通Nb含量管线钢,高Nb含量设计管线钢的粗晶区(CGHAZ)晶粒尺寸更细;临界粗晶区(ICCGHAZ)并没有粗大的析出物,Nb(CN)的尺寸≤30 nm。直缝焊及螺旋焊X80钢管的大量工业生产数据表明,高Nb X80管线钢热影响区的力学性能,特别是韧性能达到较高的水平,完全满足西气东输二线的技术指标,该合金体系的应用为西气东输二线的成功建成提供了有力保障。     

X80管线钢焊接工艺研究

本文阐述了X80管线钢的焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数,通过焊缝外观检验、金相检验和力学性能试验优化了X80管线钢焊接工艺参数。     

西气东输二线用高Nb X80级管线钢宽厚板的开发

介绍了宝钢高Nb成分X80级直缝埋弧焊管用管线钢厚板的开发目标和设计思想,论述了开发的X80级钢板和直缝埋弧焊管的工业化试制情况,重点分析了X80级钢板和直缝埋弧焊管的理化性能。分析结果表明,试制钢板具有超低的C含量、较高的Mn和Nb含量,且显微组织细小,具有较高的强度、韧性及良好的焊接性,试制钢板和钢管均满足《西气东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术条件》要求。     

X80高钢级管线钢冲击韧性研究

对某厂X80高钢级管线钢母材、焊缝、热影响区进行了夏比冲击韧性试验。试验发现夏比冲击热影响区的冲击功较低,对X80钢的热影响区补样进行系列冲击试验,并对断口形貌和显微组织进行观察,认为应当把热影响区的夏比冲击功(CVN)值作为冲击载荷条件下焊接接头的一个评判特征值。     

GMAW焊接的HTP高铌X80管线钢管的纵向应变容量

对低C高Nb微合金化的HTP工艺X80管线钢管GMAW焊接纵向环焊缝力学性能和断裂性能做了定量分析,试验使用X80级1 219 mm×22 mm UOE直缝埋弧焊管,在弯曲宽板试样的焊接中心线和HAZ表面开缺口试验,对母材和焊缝的拉伸性能、屈服强度过匹配、V形缺口夏比冲击韧性、CTOD韧性、宽板拉伸试验结果进行了分析。结果表明,－20 ℃下,高Nb HTP管线钢管可以达到很大的纵向后屈服应变,同时证明了8%的过匹配是比较合理的要求。     

X80级管线钢热加工敏感性研究

采用热模拟技术研究了不同化学成分的X80级管线钢对热加工的敏感性,以及不同加热温度对X80级管线钢的性能及金相组织的影响。试验结果表明,不同化学成分的X80级管线钢对热加工的敏感性不同。经过加热后,X80级管线钢的强度均有下降,特别是屈服强度值下降幅度较大;当加热温度为900-1 000℃时,屈服强度较低,但随着加热温度的升高,屈服强度和抗拉强度逐步增大;当加热温度达1 050℃以上时,强度值较高。随着加热温度的上升,材料金相组织的晶粒尺寸均呈增大的趋势,但增大幅度不同;当加热温度在1 000-1 050℃时,X80级管线钢的冲击韧性良好。综合组织特征的变化与材料的力学性能结果,当材料的淬火系数Di在1.1-1.3时,X80级管线钢对加热温度的敏感性较小;加热温度在1 000-1 050℃时,X80级管线钢的金相组织与力学性能较好。     

X80管线钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为研究

为了研究X80管线钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为,利用高温高压釜动态模拟试验研究了在60 ℃、CO2分压1.5 MPa、流速1.5 m/s、含水率40%条件下不同矿化度对X80管线钢在模拟油田采出液中的腐蚀情况,并利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对试样表面腐蚀产物形貌和成分进行了分析。结果表明,随矿化度增加,X80钢平均腐蚀速率降低,腐蚀形态呈现严重局部点蚀、轻微点蚀和均匀腐蚀的变化规律;腐蚀产物膜厚度随矿化度降低而减小,在矿化度为20 g/L时,试验钢的腐蚀最为严重,产物膜最厚,腐蚀产物主要为FeCO3及少量Fe和CaCO3。     

焊接预热温度对X80级管线钢组织性能的影响

通过焊接热模拟试验和冲击韧性试验,研究了不同预热温度对X80级管线钢组织性能的影响.结果表明,当焊接热输入为10 kJ/cm时,随着预热温度的增加,X80钢粗晶热影响区韧性有所增加;当焊接热输入为20 kJ/cm时,预热温度对韧性没有明显的改善;当预热温度超过150 ℃,已开始出现对韧性构成损害的块状铁素体和珠光体组织.     

基于ANSYS的X80管线钢焊接数值模拟

运用大型有限元软件ANSYS对X80管线钢埋弧焊接温度场进行了数值分析。根据实际情况建立多层多道焊的三维有限元模型,选用三维双椭球体积热源分布模式,采用生死单元技术模拟焊缝的依次生成,利用APDL参数化编程实现热源的移动和加载。计算得到了各个时间点的温度场瞬态分布以及典型特征点的热循环曲线。每层施焊后冷却100 s左右,层间温度降低到120℃,达到焊接生产要求。焊接温度场的分析计算为残余应力的求解和焊缝组织结构的准确预测奠定了基础。     

X80级管线钢的各向异性特征

通过对X80级管线钢不同方向拉伸性能、金相硬度、金相组织的试验和分析，得出了X80级管线钢的各向异性特征：横向强度大于纵向强度，纵向韧性优于横向韧性。并对该特征进行了分析讨论。     

热处理对X80管线钢组织性能的影响

通过对X80管线钢淬火与高温回火的热处理试验研究,分析了淬火温度及回火温度对X80管线钢组织与性能的影响。试验结果表明,X80管线钢在930℃时已经能够完全奥氏体化,并获得板条状马氏体组织,且X80管线钢回火稳定性较高,力学性能相对稳定,并且随回火温度变化呈现出一定的规律性,在650℃回火时,其强度和塑性变化较为明显。     

X80管线钢与氢环境相容性试验研究

针对在高压气相氢环境下开展的X80管线钢慢应变速率拉伸试验、断裂韧性试验、疲劳裂纹扩展速率试验,分析了不同氢分压对X80管线钢力学性能、疲劳性能及断口形貌的影响规律。研究结果表明,氢分压是影响材料氢脆和疲劳性能的重要因素,随着氢分压的增加,X80管线钢的氢脆敏感性显著增大,缺口疲劳试样的疲劳循环次数显著降低,断口韧窝间出现典型的具有小平面和撕裂棱的准解理特征脆性断裂形貌,疲劳裂纹扩展速率急剧增加,增加了管道失效风险。研究结果可为高强度输送掺氢天然气管道工程临界评估提供参考。