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。     

终冷温度对X90管线钢组织和性能的影响

利用力学性能测试和材料显微分析等试验技术,研究了终冷温度对X90管线钢组织与性能的影响规律。研究表明,通过在线热处理工艺,X90管线钢可获得贝氏体+马氏体/奥氏体(B+M/A)双相组织。随着终冷温度的上升,试验钢的贝氏体含量降低,马氏体/奥氏体含量增加,导致材料屈服强度下降,塑性升高。当终冷温度为350 ℃时,试验钢的强韧性较高,组织以贝氏体为主。B+M/A双相组织使得试验钢的屈强比为0.90,均匀伸长率为19.5%,形变强化指数为0.11,满足大变形管线钢的使用要求。     

X70抗大变形直缝埋弧焊管的开发

针对基于应变设计地区管道建设,尤其是中缅管线项目所需的X70抗大变形焊管进行研究开发。采用铁素体＋贝氏体双相组织的高应变能力的钢板,结合新开发的制管工艺,使批量研制的X70抗大变形焊管具有良好的强度、均匀延伸率、应力比等优点。通过对制管前后的拉伸性能进行对比,发现大变形钢板制管后屈服强度、抗拉强度大幅提高,而均匀延伸率、应力比等指标有所下降;热时效试验表明,时效处理后钢管纵向屈服强度、抗拉强度均升高,而均匀延伸率、应力比等指标进一步下降。     

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。     

冷却方式对X100管线钢组织性能的影响

在油冷、水冷和风冷等3种冷却方式下对常规X100管线钢进行处理,用力学性能试验方法和显微分析方法对处理后X100管线钢的组织和性能进行测试。研究结果表明,在不同的冷却速率下,X100管线钢可获得不同体积分数的贝氏体和铁素体;随着冷却速率的下降,试验钢的强度下降,而塑性、冲击韧度和形变强化能力均增强;当采用油冷的加速冷却方式时,X100管线钢可获得细小的、比例合适的贝氏体+铁素体组成的双相组织,这使大变形管线钢不仅具有高强韧性,而且具备较高的均匀伸长率、形变强化指数和较低的屈强比,可满足大变形管线钢的组织和性能要求。     

制管工艺及应变时效对X70抗大变形钢管性能的影响

结合中缅天然气管线工程用X70级准1016mm×17.5mm抗大变形直缝埋弧焊管的试制,研究了直缝埋弧焊管制管前后、应变时效前后力学性能变化的一般规律。成型、扩径工艺导致母材发生加工硬化,产生较强的形变强化,使其屈服强度、抗拉强度、屈强比同时增大,使均匀延伸率、应力比降低,且屈服强度、屈强比的增加幅度要大于抗拉强度的增加幅度。应变时效使材料均匀延伸率进一步降低。但是制管和时效后钢管管体各项性能均在X70抗大变形钢管标准要求的范围内,管体纵向应力-应变曲线仍呈圆屋顶形,试制的X70抗大变形钢管具有优异的变形能力。     

铁素体/贝氏体双相钢循环载荷作用下变形行为的模拟研究

为了避免铁素体/贝氏体双相钢管线管在服役过程中的交变载荷作用下引起的塑性损伤，采用有限元模拟方法，建立了Chaboche随动强化模型，研究了铁素体/贝氏体双相钢在循环应变载荷作用下的变形行为。结果显示，在循环应变作用下，应变优先在铁素体中形成累积，并在铁素体、贝氏体界面集中；随应变幅的增大，应变带在铁素体中形成，而贝氏体内累积应变增加不大，两相界面应变差增大。研究表明，铁素体内应变和两相应变差的增加将降低双相钢的塑性变形能力。     

管线钢JCOE制管前后力学性能变化分析

研究了X60,X70和X80管线钢JCOE工艺制管前后冲击韧性、硬度及拉伸性能的变化,分析了试样加工形式、显微组织及厚径比对拉伸性能的影响。研究发现,不同钢级管线钢JCOE制管后冲击韧性均有变化,但绝大多数呈下降趋势;JCOE工艺过程产生较大的加工硬化;对于X80钢试样展平带来的包辛格效应导致屈服强度下降约44MPa;具有屈服平台的铁素体-珠光体管线钢较针状铁素体管线钢包辛格效应更大;不同显微组织钢板JCOE制管后伸长率均下降;厚径比越大,屈服强度上升越大。     

X70M管线钢管高温拉伸性能研究

为了探究管线钢管在高温条件下的强度及塑性,采用X70M管线钢管进行了室温（20 ℃）与高温（300～600 °C）条件下的拉伸试验,用Boltzmann函数对强度折减系数进行了S曲线拟合。试验结果表明:随着温度的升高,X70M管线钢的屈服强度、抗拉强度均呈下降趋势,屈服强度先于抗拉强度出现下降;断后伸长率随着温度升高无明显变化,但当温度升高至600 ℃时明显升高;均匀伸长率随着温度的升高呈下降趋势,应力-应变曲线由圆屋顶型变为更加陡峭的形状,形变强化和抵抗变形的能力随着温度的升高而下降。     

制管预应变对管线钢拉伸性能的影响

分别对X60和X70管线钢的板状试样及X80管线钢棒状试样进行了拉伸试验.结果显示,X65和X70管线钢制成钢管后的横向屈服强度和屈强比均降低,X80管线钢在制成钢管后横向屈服强度和屈强比上升,X70钢管在冷扩径后屈服强度和抗拉强度略有上升;X65卷板拉伸应力一应变曲线中,材料屈服时有明显的屈服平台,屈服平台在制成钢管...     

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钢的热处理组织和性能研究

利用组织分析、力学性能试验、断口分析等手段,对X80钢的热处理组织和性能进行了研究.结果表明,950℃加热可以使X80钢获得细小、均匀的奥氏体晶粒,适合作为X80钢的淬火温度;在550℃、600℃回火时,X80钢的组织为贝氏体铁素体(BF)+粒状贝氏体(GB),部分铁素体板条合并宽化,部分粒状贝氏体内部亚板条界开始合并...     

厚壁X80管线钢管不同壁厚处的低温拉伸性能研究

为了研究厚壁X80管线钢管不同壁厚处的显微组织与低温环境下拉伸性能的关系,利用光学显微镜、电伺服拉伸试验机和低温试验箱等分析手段对壁厚为32.1 mm的X80管线钢管的显微组织和拉伸性能进行了分析。试验结果表明:由于X80管线钢管壁厚较厚,显微组织在厚度方向上的整体均匀性较差,中心层的组织晶粒度与外层相比较为粗大。温度由20 ℃下降至－60 ℃时,3组试样的抗拉强度、屈服强度均有上升趋势;在同一温度下,3组试样强度由大到小的顺序为:外层＞内层＞中心。     

基于应变设计的L485海洋管材开发

为了满足海底管道用高应变钢管的需求,采用基于应变设计方法进行了L485海洋管材的开发。采用低C、Nb、Ti 微合金化成分设计和多边形铁素体+贝氏体的双相组织设计,开发出屈强比≤0.80、均匀延伸率≥12.0%、-20 ℃下平均冲击功＞400 J的31.8mm厚壁L485钢板,并采用此钢板进行了Φ559 mm×31.8 mm规格L485钢管的试制。对试制出的钢管进行了力学性能测试,测试结果显示,钢管的纵向屈服强度为485～585 MPa,抗拉强度为570～700 MPa,屈强比≤0.85,总伸长率≥25%,均匀延伸率≥7%。试制结果表明,钢管的强度、塑性、韧性等均已达到高应变海洋管研制目标要求。同时,针对存在的屈服强度和应变硬化指数偏下限、热影响区软化等问题,需要从钢板成分及性能、钢管成型及焊接工艺等方面进一步优化设计。     

不同合金设计的X70螺旋埋弧焊管性能分析

对比分析了不同合金设计的X70螺旋埋弧焊管的化学成分、拉伸试验、冲击试验及DWTT等试验结果,对比发现Mo对管线钢的强度有比较大的影响,但对于韧性影响不显著。不添加Mo的X70钢管,经过对轧制工艺的优化,各项性能指标能达到标准要求。从金相组织来看,管体组织以块状铁素体与多边形铁素体为主,不同于添加Mo的X70钢管,后者以粒状贝氏体为主,但不添加Mo的X70钢管也具有较小的包辛格效应值。