高钢级套管强韧性匹配研究

为了获得非常规油气资源开采所需的高强度、高韧性套管产品,以C-Mn 系中碳低合金热轧管坯为试验材料,通过930 ℃淬火+470～550 ℃系列温度回火热处理工艺研究了该套管管材的强韧性匹配规律。结果显示:随回火温度升高,管材强度呈下降趋势,冲击韧性先增后降。其原因在于随着回火温度升高,马氏体板条发生回复和再结晶,过饱和碳析出并形成弥散分布碳化物,导致管材强度降低且韧性升高;随着温度继续升高,碳化物发生偏聚和粗化,强化作用和晶界强度减弱,导致管材强度和韧性降低。研究表明,在930 ℃淬火/55 min+(510～530) ℃回火/110 min热处理工艺下,管材强韧性匹配最佳,屈服强度达到951 MPa以上,0 ℃下横向冲击功平均值达到98 J,完全满足Q/SY 07394标准对125 ksi 钢级高抗挤套管强韧性要求。     

中俄东线－45 ℃低温环境油气管道工程用X80钢级Φ1 422 mm×33.8 mm感应加热弯管研发

为了解决低温环境下弯管脆断的问题,满足我国长输油气管道低温站场用钢管的需求,针对油气输送用X80钢级直缝埋弧焊管焊接接头在回火热处理后,焊缝金属夏比冲击韧性存在明显回火变脆的现象,对多丝单道焊和单丝多道焊的直缝埋弧焊管焊接接头进行了焊后箱式炉热模拟研究,并选用整体热煨制方式,试制了感应加热弯管,进行了理化性能评价。结果显示,焊缝中细小的针状铁素体板条随回火温度升高而合并粗化,是导致焊缝低温韧性显著降低的原因;采用淬火+回火热处理方法,可有效抑制焊缝夏比冲击韧性随回火加热温度的递增而恶化的趋势;X80钢级Φ1 422 mm×33.8 mm单丝多道焊感应加热弯管母管经淬火+回火热处理后,完全满足－45 ℃低温条件下中俄东线低温管道工程设计要求。     

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。     

感应加热弯管整体淬火工艺对冲击性能的影响

针对高钢级感应加热弯管,对其整体淬火工艺之后的性能进行了研究,并与局部淬火后的焊缝冲击韧性进行了详细对比,指出了整体淬火工艺的优越性,进一步明确了回火工艺的最佳工艺区间,并对X80钢级感应加热弯管的生产提出了建议。试验结果表明,与局部回火工艺相比,淬火+回火工艺可以有效提高直管段焊缝的冲击韧性,减小直管段与弯曲段的性能差异,对于X80钢级弯管的淬火+回火工艺来说,最佳工艺区间为550～600℃。     

淬火温度对30CrNi2MoV钢力学和耐蚀性能的影响

为了探索调质处理中淬火温度对新型压裂泵阀箱材料用钢30CrNi2MoV力学性能和耐蚀性能的影响,研究了3种热处理工艺:(1)相变点以下780℃淬火+620℃回火;(2)相变点附近830℃淬火+620℃回火;(3)相变点以上880℃淬火+620℃回火。并将3种工艺处理后的锻件与原始锻件性能进行对比。研究结果表明:原始锻件力学性能和耐腐蚀性能最差,经过热处理后其综合性能都得到较大幅度的提升;随淬火温度的增加,试样的强度和硬度随淬火温度的增加而增加,塑性降低;热处理后试样拉伸断裂属于韧性断裂;冲击性能在830℃淬火+620℃回火时达到最大,淬火温度为830℃时材料耐腐蚀性能最好。综合考虑力学性能和耐蚀性能,建议压裂泵阀箱用钢30CrNi2MoV在830℃左右进行淬火。     

加热温度对X90钢级热煨弯管组织与性能的影响

为了获得X90钢级弯管的合理热处理工艺,采用Gleeble3500热模拟试验机,研究了高强度X90焊管焊缝和母材在不同加热温度下的组织与性能。试验结果显示,随着加热温度的升高,焊缝先共析铁素体减少,并出现粒状贝氏体组织,硬度上升;焊缝冲击功呈现先升后降趋势,当加热到925℃时,冲击功最低,加热到975℃时冲击功最高,但加热温度超过1 050℃时,针状铁素体板条粗大,夏比冲击功下降。因此得出结论,焊缝最佳的加热温度区间为950~1 025℃。在此温度区间内,母材随着加热温度的增加,块状铁素体逐渐减少,硬度上升,同时原奥氏体晶粒不断长大,夏比冲击功总体变化不大;当加热温度超过1 050℃时,粒状贝氏体晶粒粗化,冲击韧性快速下降。     

焊后热处理对12Cr18Ni9与Q355D异种钢焊接接头硬度和耐蚀性的影响

针对奥氏体不锈钢12Cr18Ni9与低合金钢Q355D的焊接,采用E308L-16和E309L-16两种不同型号的焊条进行了焊接工艺试验,并对焊接接头进行了450 ℃、650 ℃和850 ℃不同温度的焊后热处理。利用金相显微镜、维氏硬度计和晶间腐蚀试验对焊接接头组织和性能进行了分析。结果显示,焊缝微观组织主要由奥氏体和少量的铁素体组成;焊缝和12Cr18Ni9母材硬度随着热处理温度升高而不断下降,Q355D母材硬度随热处理温度的升高呈现先降后升的趋势;650 ℃热处理的焊缝晶间腐蚀最为严重, 450 ℃和850 ℃热处理的焊缝晶间腐蚀相对较轻。研究表明,焊接材料及焊接工艺的选择较为合理,热处理温度对焊缝与母材的硬度和抗腐蚀性能有一定的影响,焊后热处理温度应该避免晶间腐蚀最严重的温度650 ℃。     

热处理工艺对HFW焊缝显微组织和力学性能的影响

通过Gleeble热模拟设备来完成焊后正火和淬火+回火热处理,此工艺可用于提高细晶粒高频焊接钢管焊缝的韧性,并和广泛应用于管道敷设的X65钢级进行了比较.通过光学显微镜和透射电镜,对其微观结构演化进行了研究,采用维氏硬度和夏比V形缺口冲击韧性试验,评估其力学性能.正火热处理的力学性能满足API规范,而淬火+回火热处理工艺取决于X65钢和细晶粒钢的回火温度,因此,正火热处理工艺对于两种钢管更有效.     

调质工艺对低碳微合金钢管组织及性能的影响

为提高管材的强度、韧性和抗疲劳性能,针对给定成分的低碳微合金钢管开展不同调质热处理工艺下管材组织性能试验研究。结果显示：不同淬火保温时间、回火温度、回火保温时间对钢管组织及力学性能均有影响,而回火温度和回火保温时间的影响更为明显,回火温度升高,回火保温时间延长,材料的强度下降,塑性、韧性随之上升;实验室调质试验,样管加热至930℃、保温4 min、水冷,600℃回火、保温6 min,调质后样管屈服强度为940 MPa,抗拉强度为1 055 MPa,断后伸长率为18.4%,达到130 ksi钢管拉伸性能的标准要求,且具有良好的塑性及抗弯曲疲劳性能,整体力学性能显著提升。     

N80膨胀管热处理工艺研究

对N80膨胀管坯在不同淬火、回火温度下通过光学显微镜,扫描电镜和力学性能试验研究了热处理工艺对N80膨胀管坯显微组织及力学性能的影响。结果表明:淬火、回火的温度及其保温时间的选择对材料的组织性能均有较大的影响。通过"淬火温度(略高于材料的Ac3转变点)+回火温度(略低于A1转变点)"热处理工艺可使得钢管在满足基本强度性能要求的同时,均匀延伸率还能稳定保持在9%以上的水平,实现良好的强塑性匹配。     

X80级感应加热弯管性能及静水压爆破试验分析

采用力学性能试验分析了X80级φ1219 mm×22 mm感应加热弯管直管段、过渡区及弯曲段的强度及韧性变化规律,并结合其微观金相组织进行比对。结果显示,经过950~1000℃感应淬火、580~630℃回火后,X80感应加热弯管强度均超出标准要求,内弧侧管体强度最低而冲击韧性最高;中性区及右过渡区管体强度水平较高;外弧侧管体冲击韧性最低;同时,对感应加热弯管进行了静水压爆破试验,并测量了不同部位的应变值。随着水压不断增加,试验结果表明:弯管各点的横向微应变值大于纵向微应变值;弯曲段外弧侧附近的横向应变值高于弯管其他各点的应变值。当加压至24.5 MPa时,弯管在弯曲段外弧侧附近爆破失效。     

不同热处理制度对Q345R(HIC)焊接接头组织及性能的影响

结合制造厂实际制造工艺,试验研究了不同焊后热处理温度、正火温度对Q345R(HIC)对接焊接接头金相组织及力学性能的影响。试验发现,随着焊后热处理温度的升高,焊接接头硬度逐渐降低,热影响区晶粒度减小,690℃时焊接接头抗拉强度明显降低。随着正火温度的提高,焊接接头强度变差,接近强度要求值下限,低温冲击性能均良好。考虑正火+焊后热处理的焊接接头对焊接材料P、S质量分数的苛刻要求,选择匹配的国内焊材为AT-H08MnHIC/SJ613HIC,从试验数据看出,焊接接头-30℃冲击功均在200J左右,满足要求,强度值接近要求值下限。     

运用BH催渗技术解决ZJ30钻机链条传动箱齿轮渗碳变形

渗碳淬火是齿轮等表面耐磨零件的重要热处理工艺方法,渗碳淬火可以大大提高表面硬度,达到表面硬,芯部韧的良好性能,但由于渗碳工艺温度较高,存在较大变形,严重影响渗碳淬火质量,且给后续加工带来不利,本文简要介绍了通过降低渗碳温度和其它相关工艺措施,控制渗碳淬火变形的方法。     

核级高压汽缸用马氏体不锈钢焊条CHK207Ni的研制

为了实现核电设备用焊接材料的国产化,研制了一种用于核级高压汽缸的马氏体不锈钢焊条CHK207Ni,并采用该焊条进行了全位置焊接、熔敷金属和第三方工艺评定试验。试验结果表明,道间温度控制在280~300℃,热处理工艺为680℃保温12 h、 750℃保温1 h时,焊缝金属力学性能最优, 20℃时冲击功大于60 J;采用该焊材焊接,工艺性能优良,满足用户技术要求。研究结果表明,随着焊接道间温度的升高,熔敷金属冲击韧性降低;通过热处理保温温度的提高或者延长保温时间,可使焊缝组织转变为更加均匀的回火索氏体,熔敷金属具有良好的冲击韧性。     

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。     

30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能研究

为了探究30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能,采用电子束焊接工艺对12 mm厚30CrMnSiNi2A钢进行了焊接,并对焊态及完全热处理态的接头进行了室温拉伸和冲击韧性试验。结果表明:该钢的电子束焊接工艺性良好;焊态及完全热处理态的接头拉伸断裂均位于母材,经完全热处理后的接头强度比焊态接头强度提高近一倍,略高于同状态下母材的强度,延伸率及断面收缩率与母材相当,室温冲击韧性略高于母材;焊态焊缝组织主要表现为粗大针状马氏体与残余奥氏体组织,经完全退火处理后焊缝及热影响区组织主要表现为回火马氏体组织和残余奥氏体组织,母材组织为回火马氏体及少量的残余奥氏体组织;接头与母材的冲击断裂均表现为韧性断裂。     

感应加热弯管屈服强度和抗拉强度偏低原因分析

针对某管厂试制的弯管出现的过渡区外弧侧管体屈服强度和抗拉强度低于标准要求的情况进行了分析。对弯管取样进行了力学、化学及金相分析和试验。结果表明,弯管过渡区外弧侧管体屈服强度和抗拉强度偏低是因为该部位起始加热温度偏低（低于950 ℃）,其淬火、回火后组织以铁素体居多,降低了抗拉强度,使其低于标准要求。建议弯管开始推制时,适当提高加热温度,使过渡区的力学性能达到要求。     

亚温淬火对20SiMn2MoV钢低温韧度的影响

采用常规热处理工艺和亚温淬火工艺对20SiMn2MoV钢进行热处理,以研究亚温淬火对20SiMn2MoV钢低温韧度的影响。研究结果表明,亚温淬火工艺可使20SiMn2MoV钢获得板条马氏体+针状铁素体的组织,能有效地提高其低温韧度;亚温淬火温度在800～840℃时,随着淬火温度的升高,铁素体的形态由块状变为针状,材料的低温韧度得到提高;常规热处理工艺试样的低温韧度不满足API 8C标准要求,而采用预备热处理为900℃淬火、最终热处理为840℃淬火+200℃回火的亚温淬火工艺,可使材料的低温冲击韧度和拉伸性能均满足API 8C标准要求。     

热处理工艺对P91小直径钢管组织和性能的影响

为了解决P91小直径钢管局部回火后硬度偏低的问题,采用某电厂在役的P91过热器管道,通过正火+回火热处理工艺及硬度对比试验,得到了P91钢不同回火温度后的硬度值;进而对硬度为160HB和180HB的P91钢进行了力学性能试验。结果显示,P91钢出现硬度降低的原因是回火温度过高所致;采用正火1 040℃、恒温1～2 min/mm后快速冷却,再通过740～760℃、恒温60 min的回火热处理,各种性能完全满足相关要求。工艺试验及现场检验表明,对于P91小直径管,当不满足换管条件时,可通过正火+回火热处理使管材性能满足要求。     

X80感应加热弯管回火工艺研究

回火工艺是X80感应加热弯管制造工艺中的重要组成部分,对提高弯管强韧性、消除应力、降低硬度、改善弯管综合力学性能有重要的影响。采用热模拟技术、力学性能检测技术、金相分析技术研究了回火工艺对X80感应加热弯管组织性能的影响规律。对不同回火工艺下的X80管线钢组织和性能进行了分析比较,确定了感应加热弯管回火热处理的最佳工艺参数。