X100/X120管线钢的研发和生产

详细介绍了采用高强度管线钢进行天然气传输的经济效益以及高强度管线钢的研究现状,从高强度大直径管线钢的试验和生产实际出发,对材料性能及部分服役行为进行了描述。     

X100管线钢的焊接工艺研究

针对X100管线钢管的焊接性、现场焊接工艺等展开研究.对焊缝进行破坏性试验研究表明,采用RMD+ FCAW焊接工艺获得的焊缝性能比SMAW高;SMAW工艺的焊接接头的弯曲试件出现熔合线横裂的缺陷,但满足SY/T 4103-2006中关于焊接工艺评定标准;两种工艺获得的接头基本能满足与母材强度相匹配的要求;焊缝金属-30℃时的抗冲击韧性较高,能满足低温环境现场施工的需要.     

合金元素对X100级管线钢焊缝组织和性能的影响

采用不同合金成分的焊丝进行了X100级管线钢的焊接试验,对焊缝的力学性能及显微组织进行了分析,发现在进行X100级管线钢焊接时焊丝合金成分对焊缝力学性能和显微组织影响较大,采用含Mn、Cr、N i、Mo等合金元素较丰富的焊丝进行焊接时可以改变焊缝中的显微组织形貌,得到综合性能良好的焊接接头。     

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。     

X100管线钢应变时效行为研究

通过不同温度和预应变量下X100管线钢的应变时效试验,对比了应变时效前后X100管线钢力学性能和显微组织的变化,研究了应变时效对X100管线钢力学性能和金相组织的影响。研究结果表明,应变时效可使X100管线钢的强度、屈强比和韧脆转变温度升高;应变时效对X100管线钢纵向力学性能的影响比横向大;应变时效可使X100管线钢组织细化,并且随着应变量的增大,加剧了应变时效的影响。     

X65管线钢焊缝金属断裂韧度的统计分布研究

基于焊接制造过程的影响，焊缝的断裂韧度具有本质的变异性。通过对X65管线钢管环焊缝断裂韧度测定试验，建立测定了断裂韧度统计分布模型，经多种数理统计检验，对断裂韧度指标δc，即裂纹尖端张开位移COD值的统计分布函数进行了统计拟合经验。统计结果表明，威布尔分布函数是描述断裂韧度指标δc的最佳拟合分布函数。     

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。     

高强度X100管线钢自动焊接技术研究

为了获得X100高强度管线钢管环焊缝焊接接头的各项性能,在对X100高强度管线钢化学成分、力学性能分析的基础上,结合选定的焊接工艺方案,对该管线钢管环焊缝焊接接头的强度、冲击韧性、硬度、断裂韧性（CTOD）和抗氢致开裂（HIC）等进行了试验分析。结果表明,X100高强度管线钢具有良好的焊接性能,焊接接头的各项性能指标均满足管道运行安全要求,所选用的焊接材料、焊接方法和工艺参数可用于该管材的现场焊接。     

装炉方式对X70管线钢组织和性能的影响

对不同装炉方式下17.5 mm厚X70管线钢热轧卷板的组织和性能进行了试验研究。采用光学金相显微镜、透射电镜等检测手段,从17.5 mm厚X70管线钢热轧卷板显微组织形态、相对数量以及力学性能等方面着手进行对比检验与分析,可以看出冷装轧制和热装轧制的热轧卷板显微组织虽然略有不同,但力学性能水平相当,且都能够满足用户技术条件要求。     

X100管线钢加工过程中组织变化的热模拟研究

通过热模拟试验对X100管线钢在热加工过程中终轧温度和弛豫温度对显微组织的影响进行了研究,对不同终轧温度和弛豫温度作用下的组织转变规律和组织特征进行了深入分析。结果表明,通过调整终轧温度和弛豫温度可控制X100管线钢中多边形铁素体的含量,从而影响X100管线钢的力学性能。本研究可为开发具有优良变形能力的X100管线钢提供重要理论支持。     

X80管线钢环焊缝的焊接工艺研究

以目前在我国管道建设中使用的最高钢级X80管线钢为研究对象,采用焊接工艺试验、力学性能测试及显微分析技术研究了CO2气体保护焊工艺下X80管线钢焊接接头的性能和热影响区的组织变化规律。结果表明:采用设计的工艺参数对X80管线钢进行焊接,X80管线钢母材及其焊接接头的显微组织均为针状铁素体和晶内针状铁素体,可以得到合格的焊接接头,能够满足管道建设工程的需要。     

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。     

自保护药芯焊丝焊缝组织及性能研究

采用E71T8-Ni1J自保护药芯焊丝进行X70管线钢管半自动焊接,通过光谱分析、金相、扫描电镜、力学性能等试验手段,研究了X70管线钢管自保护药芯焊丝焊缝不同焊层及层间热影响区的组织特征和力学性能。试验结果表明,根焊组织主要由细小的等轴晶、板条马氏体和少量粒状贝氏体组成：填充焊层中可以观察到明显的奥氏体晶界,组织主要由准多边形铁素体、粒状贝氏体和M／A组元组成：层间热影响区组织由少量准多边形铁素体、粒状贝氏体、M／A组元以及沿奥氏体晶界连续分布的“项链状”M／A组成。焊缝的抗拉强度为720～750MPa,-20℃夏比冲击功为78～128．5J。层间热影响区组织中沿晶界分布的“项链状”M,A、晶内粒状贝氏体板条间形成的平行排列的条状M／A组元以及焊缝中粗大不均匀的组织会降低焊缝的韧性。     

1Cr低合金管线钢焊接接头组织和性能研究

采用TIG焊对1Cr低合金管线钢进行了焊接,研究了焊接接头的显微组织、力学性能和耐蚀性,探讨了1Cr低合金钢的焊接性能。结果表明,以铁素体组织为主要特征的母材和热影响区具有较好的冲击韧性,冲击吸收功较高;以粒状贝氏体组织为主的焊缝区,韧性较母材和热影响区稍差。焊接接头的最高硬度为250HV,出现在熔合线附近,整体硬度适中。在管线钢中加入1％Cr未明显降低接头热影响区韧性或提高硬度,表明1Cr低合金管线钢具有较好的焊接性。     

超高强度X100管线钢埋弧焊焊丝研制

以Mn-Ni-Mo-Ti-B为主要合金系,研制出了一种能够适用于X100超高强度管线钢埋弧焊焊丝。该焊丝与相应的BG-SJ101H2焊剂匹配,依据GB/T 12470—2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》要求,经熔敷金属试验检测,屈服强度685 MPa,抗拉强度780 MPa,-40℃冲击功均在27 J以上;通过X100钢管埋弧焊接后,焊缝外观形貌和工艺性能良好,力学性能优良,抗拉强度在780 MPa以上,-10℃冲击功为100 J,实现了焊缝高强度和高韧性的良好匹配,能够满足X100埋弧钢管性能要求。