显微组织对管线钢硫化物应力腐蚀开裂的影响

研究了不同显微组织管线钢的抗硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）行为,结果表明,细小针状铁素体为主的显微组织抗SSCC性能最佳,超细铁素体的显微组织次之,（铁素体 珠光体）的显微组织最差,分析表明,氢脆是高强度管线钢在SSCC中的主要破坏形式。针状铁素体为主的显微组织,其内部高密度缠结位错和弥散析出的碳氮化物起到了强烈的氢陷阱作用,表现出最佳的抗SSCC性能。     

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 采用三点弯曲法研究了不同组织类型的X70级管线钢的硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)行为。结果表明：均匀细小的针状铁素体为主的显微组织具有优良的抗SSCC性能;针状铁素体内高密度缠结的位错和碳氮化物在位错网络上的沉淀析出是针状铁素体钢具有优良的抗SSCC性能的主要原因。     

X70级管线钢硫化物应力腐蚀开裂行为研究

用三点弯曲方法及SEM、TEM等手段研究了不同组织类型的X70级管线钢硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)行为.结果表明,显微组织以均匀细小的针状铁素体为主的管线钢具有优良的抗SSCC性能;这主要是源于针状铁素体内高密度缠结的位错和碳氮化物在位错网络上的沉淀析出起到了强烈的氢陷阱作用.     

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依据NACE标准研究了X80级管线钢的抗硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）和氢致开裂（HIC）行为。研究表明该X80级管线钢具有较好的抗SSCC和HIC性能,其中临界名义应力Sc达到：1 265 MPa;裂纹敏感率、裂纹长度率和裂纹厚度率均为0;酸性环境下氢的扩散以及应力集中的交互作用导致材料的韧性损失,从而促使裂纹的形成和扩展,最终导致材料断裂。以均匀细小的针状铁素体为主的显微组织具有优良的抗SSCC＆HIC性能。     

X70级管线钢抗H2S酸性性能研究

采用NACE三点弯曲法和NACE standard TM 0284-2003氢致开裂标准实验方法,通过SEM、TEM、EDS等手段研究了鞍钢生产的X70级管线钢的硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和氢致开裂(HIC)行为.研究表明,鞍钢生产的X70级管线钢具有较好的抗SSCC&HIC性能;以均匀细小的针状铁素体为主的显微组织具有优良的抗SSCC&HIC性能;针状铁素体内高密度缠结的位错和碳氮化物在位错网络上的沉淀析出是针状铁素体钢具有优良的抗SSCC&HIC性能的主要原因.     

L245NCS微合金管线钢焊接接头微观组织分析

针对高酸性油气田管线钢L245NCS进行了焊接接头微观组织分析及晶粒度的测定.通过选用不同的焊接材料,制订了4种焊接工艺方案,分别对其焊接接头的微观组织进行了分析.结果表明,4种方案根焊及填充焊组织均匀,晶粒细小,均为等轴或块状铁素体+珠光体,盖面焊组织晶粒粗大;方案2及方案4出现呈枝晶状分布的铁素体+珠光体;方案1及方案3出现先共析铁素体,沿原奥氏体晶界分布,晶内为粒状贝氏体+珠光体+针状铁素体.因为影响焊接接头抗SSCC能力的主要是根焊层,盖面层的粗大的铁素体对焊接接头的抗SSCC性能影响不大,所以4种方案理论上均具有良好的抗SSCC性能.     

X70管线钢硫化氢应力腐蚀

测试了在含硫化氢(H2S)的介质中不同成分X70管线钢母材、焊缝及焊缝消除残余应力退火后的H2S应力腐蚀性能。在此基础上，讨论了成分及焊后退火处理对管线钢H2S应力腐蚀的影响。试验结果表明，对X70管线钢由H2S引起的应力腐蚀开裂SSCC(Sulfide Stress Corrosion Cracking)的主要影响因素是Mn、P元素，而不是C元素。相对母材而言，焊缝的抗SSCC的能力有所降低，这是由于在焊接过程中，焊缝的成分，组织及性能等发生了一系列变化。同时，焊缝中存在的焊接缺陷也会导致焊缝的SSCC抗力降低。此外，通过消除残余应力退火处理可提高管线钢SSCC抗力。     

超快冷对X70管线钢组织和性能的影响

采用MMS-300热/力模拟试验机研究了无Mo和含Mo管线钢X70不同冷却条件的动态相变行为并绘制了试验钢的动态CCT曲线。结合实验室轧制和冷却试验,研究了超快冷和层流冷却条件下两种成分X70管线钢的组织演变和力学性能。结果表明:随着冷却速度的增大,无Mo管线钢X70的组织构成为多边形铁素体+珠光体、多边形铁素体+针状铁素体、针状铁素体;含Mo管线钢X70的组织构成为多边形铁素体+针状铁素体、针状铁素体;Mo抑制了多边形铁素体和珠光体相变的发生。对于无Mo管线钢X70,层流冷却工艺所得到的组织有约40%的准多边形铁素体;超快冷工艺所得到的组织为针状铁素体,有利于提高X70管线钢的强韧性。超快冷工艺使晶界取向差大于15°的有效晶粒尺寸得到了细化,无Mo管线钢X70的强韧性略高于层流冷却条件下含Mo管线钢X70。超快冷条件下含Mo管线钢X70组织更细小,力学性能可满足X80管线钢的要求。     

X70管线钢连续冷却转变规律的试验研究

利用Gleeble-3500热/力模拟试验机研究了X70管线钢在连续冷却条件下的组织变化规律,绘制了试验条件下X70管线钢的动态CCT曲线。结果表明,随着冷却速度的提高,X70管线钢组织由多边形以及准多边形铁素体逐渐转变为针状铁素体。实验室条件下X70管线钢冷却速度大于40℃/s时,得到的组织类型为针状铁素体,使X70管线钢具有良好的强韧性。     

L245NCS钢与20Ⅲ管线钢对接焊工艺

针对微合金管线钢L245NCS和普通低碳钢20Ⅲ对接焊,采用GTAW打底,SMAW填充盖面,通过多次工艺试验,优选了焊接材料、焊接工艺参数以及焊后热处理工艺,对焊接接头进行了多项力学性能试验、微观组织分析及抗SSCC,HIC性能试验.结果表明,焊接接头各项力学性能指标均合格,微观组织结构均匀、晶粒细小,抗SSCC与HIC试验未发生开裂和表面氢鼓泡现象,拟订的焊接工艺方案对于管线钢L245NCS与20Ⅲ的对接是可行的,为类似气质条件气田管线钢焊接提供了依据.     

抗H2S腐蚀X70MS管线钢的开发

针对X70MS管线用钢板开发过程中钢板芯部落锤性能不良的问题,采用了不添加Mo、低碳的化学成分设计,且冶炼过程严格控制S、P含量;对轧制工艺进行了优化,采用粗轧3道次（递增的压下率）和精轧前3道次（递减的压下率）单道次压下率大于18%的轧制工艺,以及开冷温度控制为750~760 ℃,钢板出超快冷返红温度控制为490~520 ℃的措施,保证钢板芯部获得了细小针状铁素体组织,显著改善了钢板芯部落锤性能。此外,对钢板抗HIC和抗SSCC性能进行了评价,结果表明X70MS管线钢具有良好的抗HIC和SSCC性能。     

微观组织对X52钢抗H2S腐蚀和开裂性能的影响

通过对X52钢进行热处理获得三种不同组织。SEM观察发现三种组织分别为铁素体/带状珠光体、马氏体/贝氏体和针状铁素体/回火马氏体。通过动电位极化、线性极化电阻、氢致开裂（HIC）实验和硫化物应力腐蚀开裂（SSC）实验,研究了不同热处理对X52钢在H₂S环境中的腐蚀与开裂行为的影响。结果表明马氏体/贝氏体显微组织由于位错密度很高且脆性大,因而腐蚀速率及HIC和SSC敏感性很高。铁素体/带状珠光体组织和针状铁素体/回火马氏体组织腐蚀速率及HIC和SSC敏感性很低。针状铁素体/回火马氏体组织由于不含带状组织且晶粒细小以及碳化物的析出,因此其HIC和SSC抗性优于铁素体/带状珠光体组织。     

X70微合金管线钢组织中针状铁素体细化机制的研究

以微合金管线钢XTO为研究对象,在Gleeble 1500热模拟机上,进行了不同形变量和冷却速度对合金相变行为及组织细化影响的研究。实验结果表明,形变量和冷却速度的增加,有助于针状铁素体的形成及细化。管线钢中针状铁素体组织典型的形貌为非常微细的亚结构、高位错密度以及部分细板条铁素体,基体上弥散分布着M／A岛和渗碳体。同时可以观察到在铁素体晶粒边界和铁素体晶粒内部有相的析出。可见,针状铁素体组织细化的机制主要有：形变诱导铁素体、铁素体的动态再结晶和相的析出抑制晶粒长大。     

Micro-electrochemical characterization of corrosion of welded X70 pipeline steel in near-neutral pH solution

The local corrosion behavior of welded X70 pipeline steel in near-neutral pH solution was studied by micro-electrochemical measurements, including scanning vibrating electrode and local electrochemical impedance spectroscopy. The microstructure of the welded steel was observed by optical microscopy and scanning electron microscopy. It is demonstrated that the microstructure of weld metal consists of acicular ferrite and grain boundary ferrite, while that of heat-affected zone is a mixture of acicular ferrite, bainitic ferrite and a few martensite/austenite microconstituents. The microstructure of base steel is typically ferrite and pearlite. Electrochemical corrosion mechanism of welded X70 steel does not experience change upon hydrogen-charging, or stressing, or both. Hydrogen-charging is capable of enhancing the local anodic dissolution of the steel. The resistance of corrosion product layer decreases with hydrogen-charging, and heat-affected zone has the largest dissolution current upon hydrogen-charging. The increase of applied stress enhanced the anodic dissolution of welded X70 steel, especially the heat-affected zone, in near-neutral pH solution. Maximum current is observed in heat-affected zone, and increases with the increase of applied stresses. The total synergistic effect of hydrogen-charging (10 mA/cm²) and applied stress (550 MPa) on anodic dissolution of welded X70 steel in near-neutral pH solution is determined to be within the range of 5.7 and 6.5, with a maximum value encountering in heat-affected zone.     

Study on the microstructure and hardness of in-service welded joint of X70 pipeline steel

Hydrogen induced cracking （HIC） is one of the main problems of in-service welding onto active pipeline. Microstructure and hardness of welded joint have a vital effect on hydrogen induced cracking. The microstructure and hardness of welded joint of XTO pipeline steel were studied using simulation in-service welding device. The results show that the main microstructures of in-service welded seam are grain boundary ferrite , intracrystalline acicular ferrite , as well as small amount of widmanztatten structure. The main microstructures of coarse grain heat-affected zone （CGHAZ） are coarse granular bainite, lath ferrite and martensite. Metastable phases such as martensite and lath ferrite are found in CGHAZ because of the too quick cooling velocity a＇nd the hardness of the CGHAZ is high.     

控轧工艺对厚壁X70管线钢低温止裂性能的影响

针对壁厚33 mm、管径φ1 422 mm管线用X70钢板在-30 ℃下DWTT性能异常问题,利用扫描电镜和背散射电子衍射技术,分析了两种不同控轧工艺下X70管线钢板的微观组织、晶粒大小及取向等因素对其低温止裂性能的影响。结果表明:粗轧采用7道次,道次压下量21~35 mm,轧后冷却速率19.4 ℃/s的条件下,钢板可获得细小的多边形铁素体、针状铁素体、以及弥散分布的M/A岛组织;同时,由于采用大压下率,提高了钢板心部变形渗透能力,可以细化心部奥氏体晶粒,增加了心部大角度晶界比例;还有,由于钢板厚度方向晶界取向差接近且心部存在38.2%的大角晶界,均有利于提高管线钢板的止裂性能。     

X70管线钢卷板的工业化生产

通过设计合理的化学成分和生产工艺,安阳钢铁股份有限公司在其150t转炉-1780mm热连轧生产线上成功开发了X70管线钢。该产品具有针状铁素体组织,各项力学性能均满足标准要求。