正火温度对汇管用控轧钢组织及力学性能的影响

利用箱式加热炉,在实验室条件下模拟油气管道工程站场汇管在火焰加热成型时其支管附近材料受热的过程,以及X 60、X 70和X 80钢级强度下4种组分的厚壁筒节材料在650℃回火后的控轧钢组织及力学性能的变化规律。结果表明:X 60、X 70和X 80钢级强度下,4种组分的厚壁筒节材料在300~1 050℃不同温度下加热保温再经650℃回火后,低于奥氏体加热温度下的组织呈回火贝氏体+少量铁素体组织形貌,在相变点以上加热,原材料组织则转变为粗化的铁素体加少量珠光体组织。加热后材料的屈服强度和硬度检测值随加热温度的递增呈先升再降后又升高的趋势;选取的材料在700~1 000℃加热区间均存在一个强度低谷,屈服强度最小值较原材料实测值降低94~212 MPa,远达不到原材料强度水平;材料夏比冲击吸收能量随加热温度升高而降低,尽管-20℃检测结果仍能满足工程设计要求,但在高温区吸收能量值的离散性相对原材料明显增大。     

管线钢制管热过程的加热温度与组织性能研究

研究了一种适用于管道钢管和管件制造的X70级管线钢在不同加热温度下的奥氏体晶粒长大规律和组织-性能间的关系.给出了试验钢奥氏体晶粒平均截距D和奥氏体化温度T的定量关系式.分析认为:随加热温度的升高,X70级管线钢的强度增加,韧性下降;当加热温度为850～1050 ℃时,可获得较好的强韧配合.     

加热温度对X80钢级热煨弯管组织性能的影响

采用热模拟试验方法、力学性能测试技术及显微分析技术研究了加热温度对X80钢级热煨弯管组织性能的影响规律。结果表明,随着加热温度的升高,X80热煨弯管强度升高,塑韧性降低。加热温度为950℃时,组织形态以粒状贝氏体及贝氏体铁素体为主,辅之少量的软相组织,其优良强韧性的获得归因于细小的有效晶粒尺寸及多相分布的混杂组织单元;加热温度高于1 050℃时,横贯奥氏体晶界的粗大贝氏体铁素体板条结构的存在可导致韧性的严重恶化;处于两相区加热温度为850℃时,多边形铁素体的存在不利于强度水平的提高。     

基于应变设计的X80HD管线钢生产技术研究

为了研究X80HD管线钢的抗大变形能力,分析了轧制工艺对基于应变设计的X80HD管线钢组织性能的影响,并研究了制管工艺过程对管线钢的力学性能的影响规律。结果表明,铁素体/贝氏体双相组织的管线钢,随着始冷温度降低,先共析铁素体和析出物数量增加;随着终冷温度的降低,贝氏体的数量增加,相变强化作用增强,管线钢的抗拉强度提高更为明显;在制管过程中,钢管的屈服强度增加明显,且随着扩径率的增大,钢管屈服强度呈比例增大,但抗拉强度变化不大;当始冷温度约700 ℃和终冷温度低于450 ℃时,钢中的先共析铁素体和贝氏体双相组织组成控制合适,该管线钢具有优良的变形能力,能较好地满足大应变管线钢的性能要求。     

X80管线钢环焊缝气体保护焊焊丝的研制

针对X80管线钢的组织与性能特点,研究设计了适用于管线钢现场焊接用Mn-Ni-Mo-Ti合金系气体保护焊焊丝;测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧性、抗拉强度和硬度。该焊丝的熔敷金属屈服强度600 MPa,抗拉强度645 MPa,-30℃夏比冲击功105 J。该焊丝用于X80管线钢现场焊接结果表明,焊缝抗拉强度645 MPa,-10℃夏比冲击功平均值145 J,焊缝具有很好的强韧性匹配。采用金相显微镜和SEM对使用该焊丝焊缝微观组织和断口形貌分析表明,焊缝金相组织主要为针状铁素体、少量的先共析铁素体和粒状贝氏体的组织,断口为韧窝状,呈现典型的塑性断裂特征。     

X80与X100级管线钢屈服强度Rt0.5与Rp0.2的差异性研究

对钢级为X80和X100的两种管线钢的拉伸性能进行了试验研究分析,结果显示X80级管线钢纵向和横向屈服强度的Rt0.5与Rp0.2的值重合,而X100级管线钢的Rp0.2对应的总应变比0.5%要高.通过对应力-应变曲线分析可知,这是因为X100级管线钢拉伸曲线弹性阶段的延伸,使曲线的屈服部分和其后的均匀延伸部分上升造成的.因此,在进行级别高于X80的管线钢拉伸试验时,建议使用Rp0.2的值作为材料的屈服强度,或使用与Rp0.2相对应的总应变强度作为屈服强度.     

Rp0.2代替Rt0.5进行管线钢屈服强度测量的可行性研究

API SPEC 5L《管线钢管规范》和ISO/DIS 3183《石油天然气工业管线输送系统用钢管》明确提出了在钢级不高于X90时,使用Rt0.5作为材料的屈服强度;而当钢级高于X90时,Rp0.2则更适用于材料的屈服强度。但在管线钢及管线钢管实际的生产检验过程中,对于X65,X70和X80钢级的厚壁管线钢材料,由于受外在因素的影响,其测试结果有很大离散性,甚至已经严重影响到对结果的判定。探讨了采用Rp0.2代替Rt0.5进行管线钢屈服强度测量的可行性,为有效消除外在因素对屈服强度试验结果的影响提供理论依据。     

X80级钢管热弯及热处理工艺参数的确定

评价了热弯及热处理热循环对X80级钢管力学性能的影响,研究了热弯过程中最佳加热温度和冷却速率及最佳热处理参数。首先,对来自不同炉批的2根钢管进行了工业化热弯及热处理试验。然后,对钢管试样进行实验室热处理试验。试样分别加热到900～1000℃,并以不同速率冷却,500℃下保温1h进行回火热处理。试验结果表明,加热到900～1000℃热弯,水淬并回火（500℃,1h）可获得较高的屈服强度。然而,实验室条件下试验所达到的冷却速率在工业化生产中较难实现。对于回火热处理试验,当回火热处理温度为600～650℃时,可获得最佳的屈服强度。基于实验室试验结果,采用600～650℃的回火温度是感应加热弯曲工艺生产X80级弯管的最佳选择。     

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。     

X70大变形管线钢延迟加速冷却组织和性能分析

利用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等试验技术,研究了X70管线钢在延迟加速冷却条件下的组织与性能的变化规律。研究表明,通过延迟加速冷却,X70管线铜可获得贝氏体＋铁素体（B＋F）双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的贝氏体含量增加,铁素体含量降低,导致材料屈服强度上升,塑性下降。当始冷温度为530℃时,X70管线钢有较低的屈强比,较大的均匀伸长率和较大的形变强化指数,符合大变形管线钢的技术要求。     

X80钢焊接热影响区脆化软化现象热模拟试验研究

为了研究X80管线钢焊接热影响区(HAZ)组织及力学性能随冷却速度和焊接线能量的变化规律,采用热模拟试验的方法,对特定化学成分和原始金相组织的26.4 mm厚X80管线钢进行了热模拟试验。试验结果表明:通过采用加速冷却或高熔敷率低线能量焊接工艺,可以适当提高热影响区冷却速度,达到细化热影响区晶粒、改善或消除热影响区脆化软化的目的,有效改善了X80管线钢热影响区强韧匹配,提高了产品合格率。     

俄罗斯谢韦尔公司高钢级管线钢组织与性能研究

研究了X70~X100高钢级管线钢组织的形成规律及其与性能的关系。研究结果表明:通过控制钢的冶金质量和控轧控冷工艺可获得不同组织的管线钢,而组织转变对钢的力学性能有较大影响;通过添加的微合金元素的作用,使管线钢在加热和变形过程中形成了细晶组织,提高了该级别管线钢的强度、焊接性和低温韧性,以保证该级别管线钢的综合性能。此外,还简要介绍了新开发X120管线钢的焊接性能及低温韧性。     

大变形管线钢管应变时效硬化研究

高强度管线钢管（X80级及以上钢级）加热并保温一段时间后,钢管力学性能将发生变化（应变时效）,通常屈服强度、屈强比升高,屈服点延伸,应力－应变曲线形状改变等,这些性能变化对于钢管应变能力会产生不利的影响。通过对日本JFE公司提供的X80级、Φ1219mm×22mm抗大应变钢管实物的试验检测、研究,分析了对性能有影响的加热温度和保温时间以及应变时效对材料性能的影响规律,为西气东输二线管道工程应用此类钢管提供了依据。     

热处理工艺对X80钢级Φ1 422 mm厚壁弯管组织及性能的影响

为了选择合理的热处理工艺使弯管的强度、冲击韧性以及表面硬度等指标达到良好的匹配,采用热模拟方法,通过拉伸、冲击、金相等试验,确定了X80钢级Φ1 422 mm大直径、厚壁弯管的热处理工艺。试验结果显示,随着淬火温度的升高,母材强度及表面硬度均明显升高,而冲击韧性显著降低;随着回火温度的升高,弯管屈服强度有所升高,抗拉强度有降低的趋势,而冲击韧性显示出先升高后降低的趋势。试验结果表明,当淬火温度为960 ℃,回火温度为560 ℃时,母材强度、表面硬度以及冲击韧性达到了良好的匹配,有利于获得稳定的组织。     

X80钢专用高强度高韧性焊丝研制

西气东输二线工程采用X80级钢材,屈服强度在550MPa以上。为了实现钢管埋弧焊缝的高强度高韧性匹配,研究开发了X80钢专用H80焊丝,该焊丝匹配BG—SJ101 H1焊剂,熔敷金属屈服强度625MPa,抗拉强度660MPa,-40℃冲击功102J,具有较好的强韧性;在X80级厚壁管线钢焊接速度为1．7m／min时,焊接接头的抗拉强度达670MPa以上,-20℃冲击功平均值178J;焊缝的弯曲、硬度等试验结果均达到API SPEC 5L及西气东输二线X80级钢管标准要求。