X80管线钢焊接热影响区的韧性

采用物理模拟技术以及显微分析方法对X80管线钢管焊接热影响区的组织性能变化规律进行了研究,分析了焊接热影响区性能恶化的原因,寻找了焊接接头韧性最薄弱的区域.结果表明:临界粗晶热影响区是X80管线钢管焊接热影响区韧性较差的脆化区域;当焊接二次热循环峰值温度处于(α γ)两相区时,形成的M-A组元的含量、尺寸、硬度较高,是引起X80管线钢局部脆化的主要组织因素.     

焊后冷却时间对X80级抗大变形管线钢焊接粗晶热影响区组织的影响

利用Gleeble-3500型热力模拟试验机研究了焊后冷却时间(t8/5)对X80级抗大变形管线钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)组织的影响。结果表明:当t8/5大于1 000s时,CGHAZ组织主要由铁素体和少量珠光体组成;当t8/5在300～60s时,CGHAZ组织以粒状贝氏体为主;当t8/5为15s时,CGHAZ组织主要是板条贝氏体;当t8/5≤3s时,CGHAZ组织则以马氏体为主。     

X80管线钢焊接粗晶区晶粒长大的动力学模型

采用热模拟技术研究了X80管线钢在不同焊接热循环条件下晶粒及第二相粒子的变化。结果表明：焊接粗晶区奥氏体晶粒尺寸分布均匀，平均为30～40μm，且当第二相粒子尺寸小、数量多时由于其对原始奥氏体晶界钉扎力大，所得晶粒尺寸较小。并以试验数据为基础，通过引入晶粒长大阈值，考虑了第二相粒子对奥氏体晶界钉扎作用的影响，建立了X80管线钢焊接粗晶区奥氏体晶粒长大的动力学方程。     

X80管线钢焊接二次热循环粗晶区的韧性和显微组织研究

利用热模拟技术，采用光学、透射电镜和冲击韧度、裂纹尖端张开位移（CTOD）试验研究了X80管线钢在（多道焊接）二次热循环过程中粗晶区的韧性与显微组织的关系。结果表明：当二次峰值温度处于（α＋γ）两相区温度范围时，再热粗晶区的韧性最低，具有明显的临界粗晶区局部脆化倾向，引起临界粗晶区局部脆化的主要原因是形成了粗大的岛状组织。     

热输入对09MnNiDR钢焊接热影响区粗晶区组织和韧性的影响

采用Gleeble-3800型热模拟机对09 MnNiDR钢进行热模拟试验以制备不同热输入下的焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)试样,研究了热输入对试样显微组织、硬度和冲击韧性的影响.结果表明:随着热输入的增加,CGHAZ试样的显微组织从板条贝氏体+粒状贝氏体转变为粒状贝氏体+块状铁素体,硬度逐渐降低;不同热输入下CGHAZ试样的-70℃冲击吸收能量最高只有31 J,不满足技术要求,粒状贝氏体组织是导致韧性恶化的主要原因;随着热输入的增加,CGHAZ试样中原始奥氏体晶粒尺寸先减小后增大,导致试样-70℃冲击吸收能量先增大后减小.     

X100管线钢焊接热影响区不同区域的显微组织与冲击韧性

采用Gleeble-3500型热模拟试验机在不同峰值温度下对X100管线钢进行单道焊热模拟试验,研究了X100管线钢热影响区粗晶区(峰值温度1 300℃)、细晶区(峰值温度950℃)、临界区(峰值温度850℃)和亚临界区(峰值温度650℃)的组织和冲击韧性。结果表明：粗晶区的奥氏体晶粒严重长大,晶界处存在块状马氏体-奥氏体(M-A)组元,与母材相比,其冲击吸收功下降了42.6%;细晶区的晶粒发生完全再结晶,晶粒尺寸均匀,晶粒中弥散分布着点状M-A组元,冲击吸收功损失不大;临界区的晶粒发生部分再结晶,晶粒大小不一,冲击吸收功下降了16.4%;亚临界区经历了一次短时高温回火,冲击韧性与母材相比变化不大。     

X80管线钢焊接接头的硫化氢应力腐蚀试验研究

采用X80管线钢焊接接头制作楔形张开加载（WOL）试样，在硫化氢介质中进行恒位移应力腐蚀试验，分别测得母材、焊缝和热影响区的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率da／dt。试验结果表明，热影响区的‰最小，裂纹扩展速率最大，具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力，是应力腐蚀开裂的薄弱环节。且通过对X80管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响X80钢应力腐蚀影响因素提供了试验依据，并对试验结果予以验证。     

X80管线钢STT＋药芯自保护焊接工艺研究

介绍了STT气保护半自动根焊、自保护药芯焊丝半自动焊填充盖面工艺的特点及其对X80管线钢焊接适应性的研究,在选定焊接方法、焊接材料和工艺参数的条件下,进行了X80管线钢试件焊接和接头的性能试验。结果表明,所选的焊接方法、焊接材料和工艺参数可用于这种材料管道的现场焊接。     

QLT工艺热处理后X80管线钢的显微组织和力学性能

对X80管线钢进行920℃淬火+830℃临界淬火+不同温度回火(QLT工艺)的热处理,研究了热处理后试验钢的显微组织和力学性能。结果表明:试验钢经QLT工艺热处理后,形成了由铁素体、贝氏体与M/A岛等组成的混合组织;随着回火温度升高,铁素体的数量增多,尺寸增大,M/A岛的数量显著减少,试验钢的屈服强度与抗拉强度均下降,屈强比增大;回火温度的升高加快了M/A岛的分解,使试验钢在-20℃的冲击功也随之增大;将QLT工艺的回火温度控制在430~490℃时,可使试验钢得到良好的强韧性匹配。     

基于SYSWELD的X80管线钢焊接接头温度场的数值模拟

针对高钢级管道焊缝质量的缺陷,应用SYSWELD软件对X80管线钢焊接接头的温度场进行数值模拟和分析,采用三维双椭球热源、多层多道焊三维有限元模型。通过计算获得温度场的分布情况及特殊点的焊接热循环曲线。结果表明,焊接完成后冷却90 s左右温度可降低到100℃,符合现场焊接生产的要求。通过对接头焊接温度场的数值模拟,为后续对接头应力应变的计算提供依据,为保证焊接质量提供技术参考。     

X80管线钢断裂韧性研究

以高钢级管线钢X80为研究对象,按照GB 2038—91标准,对不同厚度三点弯试样进行了断裂韧性研究。结果表明,X80管线钢断裂韧性阻力曲线和JC值均与试样厚度呈复杂的相关性。本研究结果对于高钢级材料的韧性评价,以及结构安全可靠设计具有重要的实际意义。     

显微组织对X80管线钢冲击性能的影响

利用光学显微镜、透射电子显微镜、落锤冲击试验机等研究了具有不同显微组织高温轧制X80管线钢的冲击性能,并分析了不同显微组织中析出物的成分及尺寸。结果表明:具有针状铁素体和多边形铁素体的X80管线钢较粒状贝氏体钢铁具有更高的冲击功和断面纤维率,且二者都具有较高的裂纹扩展功,三种显微组织X80管线钢的析出物尺寸均主要集中在50~140 nm,其产生的析出强化作用对韧性损害较小;综合考虑强度及韧性的要求,对开发高温轧制22 mm厚的X80管线钢来说,宜采用针状铁素体组织。     

X80管线钢断裂韧性及失效评估图研究

X80管线钢在我国已经开始大规模的应用,其断裂韧性和失效评估曲线是工程应用中安全评定的重要依据。在力学性能测试的基础上,参考材料断裂韧性测试标准,并在试验中采用高K值比法预制疲劳裂纹,利用声发射装置确定裂纹起裂点,测定了X80管线钢母材、焊缝及热影响区的断裂韧性,并在此基础上建立其失效评估曲线,给出了符合三种材料特性的失效评估曲线拟合方程,以便为工程应用提供依据。     

X80高屈强比管线钢性能分析与管道安全性预测

测出X80等5种材料常规机械性能及名义应力屈强比σs/σb和真实应力屈强比Ss/Sb。比较发现Ss/Sb较σs/σb小13%,表明高强度、高屈强比X80钢屈服后塑性变形裕度仍较大。还测出材料静力韧度、冲击韧性及断裂δR阻力曲线,并应用于X80钢管线安全性预测,可以认为,高屈强比对结构安全性的影响并非如通常认为的那么严重。最后讨论了屈强比对硬化指数n的影响。     

X80管线钢裂纹尖端张开角的试验研究

高压富气输送管道要求发展管道钢的裂纹尖端张开角（CTOA）的测试方法。采用准静态的撕裂过程和长裂纹扩展长度试件,进行了X80管道钢的裂纹扩展试验,用摄像机跟踪拍摄裂纹扩展全过程,从照片上直接测量出裂纹扩展全过程的CTOA值,分析了裂纹扩展中的断裂力学行为。结果表明：试件的韧带厚度越小,越容易获得稳定的扩展过程,且稳态裂纹扩展的CTOA值随试件韧带厚度的增加而增大,韧带太厚的试件不易得到稳态扩展过程。韧带厚度为4,8 mm试件的稳态的裂纹扩展阶段分别为7.8°1,2.8°,裂纹扩展长度与韧带厚度比在5～252,～10之间。     

预应变对管线钢低温断裂韧度影响研究

油气管线无论是在安装还是在服役过程中,都会不可避免地产生大塑性应变(即预应变).为了研究预应变对材料力学性能和断裂韧度的影响,对X80管线钢原材料和塑性变形材料分别进行不同温度下的拉伸试验和断裂韧度试验,并对试样断口形貌进行分析.试验结果表明,温度对管线钢的断裂韧度具有显著作用,钢材的断裂韧度随着温度的降低显著减小,断裂方式也由延性断裂转变为脆性断裂;拉伸预应变因工作硬化提高了钢材的屈服强度与抗拉强度,而压缩预应变因包申格效应降低了钢材的屈服强度与抗拉强度,但两者都降低了钢材的塑性及断裂韧度,进一步增加脆性断裂发生的概率.因此,在管道设计、选材、安全分析及评定时,应充分考虑温度和预应变对管线钢断裂行为的影响.     

X80管线钢在酸性土壤模拟溶液中的腐蚀行为

采用失重法、电化学测试法、SEM及XRD分析等方法研究了原始态(焊态)和退火态X80管线钢在酸性土壤模拟溶液中的腐蚀行为.结果表明:在酸性土壤模拟溶液中,随着浸泡时间的延长,原始态与退火态X80管线钢平均腐蚀速率和腐蚀趋势均减小,而瞬时腐蚀速率先增大后减小;腐蚀产物主要由γ-FeOOH(表层)和Fe3O4(内层)组成;退火态X80管线钢的耐腐蚀性能低于原始态的,这主要与X80管线钢的显微组织因热处理发生变化以及试样表面生成腐蚀产物的完整性和致密性有关.