高钢级管线钢失效评估曲线研究

X80级管线钢具有优异的韧性,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.利用J-R阻力曲线的试验测试数据,建立R6选择曲线3评估曲线(R6-3),并与选择曲线1(R6-1)和2(R6-2)相比较,表明这是一种简便、精确的建立失效评估曲线FAC(Failure Assessment Curve)方案.     

高Nb X80管线钢的应变时效研究

介绍了高Nb X80管线钢在1%,2%,3%环向应变低温时效表现出的较高屈强比以及较差力学性能,在管线钢的后续应用中带来了很多安全隐患.通过试验的方法,在650℃下对母材进行高温预回火50 min后应变时效发现,高温预回火能提高强度的同时,也能降低屈强比,从而提高了X80管线钢的综合力学性能,为研究高Nb管线钢的应变时...     

基于0.8管道设计系数的X80焊管性能研究

介绍了我国管道0.72与0.8设计系数用埋弧焊管技术条件的差异,并对两种设计系数所生产的螺旋埋弧焊管性能进行了对比研究。结果表明,0.8和0.72设计系数用板卷组织均以粒状贝氏体为主,含有不同量的多边形铁素体,其中0.8设计系数板卷头、中、尾3个位置多边形铁素体含量少,晶粒尺寸小,组织更加均匀一致,力学性能差异较小,头、中、尾屈服强度最大差值为14 MPa,比0.72设计系数用卷板减小约50 MPa,同时冲击韧性与0.72设计系数板卷相比提高25%。水压检验结果表明,采用0.8设计系数的焊管在100%屈服强度下进行静水压试验均未发生管体变形和泄露。目前国内冶金制管水平可完全满足0.8设计系数用焊管技术要求。     

西气东输三线0.8设计系数试验段水压试验测试

为了保证0.8设计系数油气长输管道的安全运行,对0.8设计系数试验段管道进行了高强度水压试验。结合埋地管道的应力状态,通过理论分析确定了管道试压强度为105% SMYS,在试验过程中利用压力－容积曲线监测试压过程中整个试验段管道变形情况,并利用应变电测法测得管道典型位置的应力应变情况。结果表明,0.8设计系数水压试验压力在（100%~105%）SMYS时,水压试验中管道未发生塑性变形,管道的等效应力均低于规定的最小屈服强度,且未泄漏,表明该水压试验压力分段合理,可以用于0.8设计系数管道的设计试压分段和管道现场水压施工。     

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。     

国产高强管线钢失效判定曲线研究

为了研究国产高强度管线钢的失效行为,分别对X80、X80HD和X90三种国产高强度管线钢取四种典型试样,即紧凑拉伸试样（CT）,中心裂纹板试样(CCP）,双边裂纹板试样(DECP）和单边裂纹板试样(SECP）,通过有限元计算,绘制了不同裂纹尺寸下的平面应力状态和平面应变状态下的失效评定曲线（Failure Assessment Curve,简称FAC）。研究结果表明,大多数情况下,R6第四版通用曲线比较保守,但是对DECP试样显得不保守,为此提出了针对高强管线钢的修正评定曲线。     

X80级管线钢埋弧焊焊缝韧性波动研究

研究分析了西气东输二线用X80级钢18.4mm厚热轧卷板的成分和组织特点。TEM分析表明,18.4mm厚X80级热轧卷板在板厚1/4和1/2处,晶界均比较纯净,组织以针状铁素体为主。针对这种高钢级厚板管线钢埋弧焊接条件下出现的焊缝韧性波动,采用SEM、能谱分析等对焊缝微观组织、冲击断口形貌、成分偏析、焊缝夹杂物、焊丝纯净度等进行了分析。研究结果表明,焊缝原始奥氏体晶粒大小对韧性有显著影响,晶界AlN、硫化物析出是形成焊缝光滑脆性断口的主要原因,焊缝中高熔点氧化物夹杂也会引起冲击值下降。     

X80管线钢焊接工艺研究

本文阐述了X80管线钢的焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数,通过焊缝外观检验、金相检验和力学性能试验优化了X80管线钢焊接工艺参数。     

西气东输三线0.8设计系数试验段水压试压方法及其应用

强度设计系数从0.72提高到0.8,一方面若保持壁厚不变,可提高管道运行压力,从而有效地增加管道输量和输送效率;另一方面如果保持管道设计压力不变,可有效降低管道壁厚要求,这将显著节约管道建设成本。在工程应用中,0.8设计系数管道需要进行高强度水压试验以验证管道的承压能力和系统可靠性,而我国目前设计和施工标准对高强度水压试验方法及控制措施还没有明确规定。为此,根据管道屈服强度的样本统计数据,利用概率方法,结合管道埋地时的双轴应力状态,并根据试压段高差,确定管道可接受的最高强度试压压力。采用压力-容积曲线实时监控试压进程,保证试压过程中压力-容积曲线不出现超过0.2%管容的非线性进水量,并开发出相应的压力-进水量曲线信号采集系统。在管道弹性变形的基础上,提出了考虑空气含量和水压缩性的压力-容积曲线理论表达式。在西气东输三线试压工程实践中,根据上述方法确定的管道试压强度为试压段高点不低于100.5%SMYS,实际监测所得的压力-容积曲线与理论曲线吻合较好,管道未发生泄漏。该方法可作为国内0.8设计系数管道试压的参考方案。     

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级管线钢管屈服强度测量影响因素的分析

针对西气东输二线管道用X80级螺旋埋弧焊管生产中,在不同位置、采用不同形式试样所测得的屈服强度结果存在的差异,通过分析指出产生这种差异的主要原因在于：材料的各向异性,试验设备的精度及试样装卡,试样形式,试验方法的选择,时效现象,包辛格效应的影响。     

X80管线钢屈服强度偏低原因探索

利用Minitab统计软件,对邯钢公司X80管线钢生产初期出现屈服强度偏低的问题进行了系统分析,主要从冶炼成分、轧制工艺、金相组织等方面进行了研究。结果表明,熔炼成分中的主要强化元素C,Mn,Nb,Mo和轧制过程中的终轧、卷取温度等关键控制点过程控制能力均较高,未出现异常,主要制约点在于热轧工序层流冷却水温偏高导致冷却速度降低,致使金相组织异常,出现较多的准多边形及多边形铁素体,马奥岛分布不一,颗粒大小不均,从而造成屈服强度偏低。     

X80管线钢与氢环境相容性试验研究

针对在高压气相氢环境下开展的X80管线钢慢应变速率拉伸试验、断裂韧性试验、疲劳裂纹扩展速率试验,分析了不同氢分压对X80管线钢力学性能、疲劳性能及断口形貌的影响规律。研究结果表明,氢分压是影响材料氢脆和疲劳性能的重要因素,随着氢分压的增加,X80管线钢的氢脆敏感性显著增大,缺口疲劳试样的疲劳循环次数显著降低,断口韧窝间出现典型的具有小平面和撕裂棱的准解理特征脆性断裂形貌,疲劳裂纹扩展速率急剧增加,增加了管道失效风险。研究结果可为高强度输送掺氢天然气管道工程临界评估提供参考。     

感应加热弯管用X80钢的组织性能研究

对鞍钢生产的X80感应加热弯管用钢的化学成分与力学性能进行了分析,采用高C成分设计,经典型的两阶段工艺轧制后,材料性能完全达到了标准要求;对其冲击断口形貌、显微组织、析出相及位错等进行了详细的研究。结果表明,采用高C成分设计的X80弯管用钢轧后可以得到以针状铁素体和粒状贝氏体为主的复合组织,析出相晶粒细小弥散,基体中具有高密度位错,性能完全满足标准要求。     

X80级管线钢的各向异性特征

通过对X80级管线钢不同方向拉伸性能、金相硬度、金相组织的试验和分析，得出了X80级管线钢的各向异性特征：横向强度大于纵向强度，纵向韧性优于横向韧性。并对该特征进行了分析讨论。