X80管线钢的研究与应用

基于长距离高压油气输送管道建设的需要,高强度高韧性管线用钢得到迅速发展。X80管线钢正是在这种背景下被开发出来的。由于其具有优良的强度和低温韧性,良好的焊接性能与抗腐蚀性能,可以有效节约工程建设费用,同时降低管道运行维护成本,因此X80管线钢正在全球范围内得到越来越广泛的应用。论述了X80管线钢的应用情况、化学成分特点、显微组织及强韧性能,介绍了TMCP（热机械控制）工艺在X80管线管生产中的应用。     

高铌对X80管线钢相变与微观组织的影响

利用Gleeble-1500热模拟实验机,测定了铌含量分别为0.095%和0.045%的X80针状铁素体管线钢过冷奥氏体连续冷却转变点,并绘制了变形条件下高铌钢的CCT曲线并分析了其微观组织.实验结果表明:高铌含量能够延迟X80管线钢的γ/a 转变并减少块状铁素体的体积分数.高铌X80管线钢在较低的冷却速度和较宽的冷速范围内都能获得理想的针状铁素体组织.     

淬火温度对X80管线钢组织和力学性能的影响

研究了X80钢在不同淬火温度后的组织和力学性能的变化.结果表明,淬火温度为1000℃时,X80钢的奥氏体晶粒严重粗化,导致粗板条贝氏体铁素体的产生,致使X80钢的强度升高、韧性和硬度严重降低;当淬火温度为930℃,并辅以适当的回火处理,可以使X80钢获得以细小针状铁素体为主的组织,从而获得良好的硬度、强度、塑性和韧性的配合.     

X80管线钢中氮化物和碳化物析出热力学分析

基于规则熔体理论和平衡反应基础,对连铸工序X80管线钢中碳化物、氮化物析出进行热力学分析,研究Ti、Nb及Al的碳化物、氮化物析出规律。结果表明,固液两相区,TiC0.005N0.995和TiN分别在1785K和1784K时开始析出;奥氏体相区,碳化物、氮化物析出先后顺序为NbC0.64N0.36、NbC、NbN、AlN、TiC,相应析出温度为1457、1404、1354、1267、1226K;γ→α相变过程中,TiC发生相间析出,Nb主要以NbC形式析出,AlN析出量较少。     

X80管线钢热影响区ICHAZ组织性能

利用Gleeble-1500热模拟试验机对X80管线钢进行了不同峰值温度的热模拟实验,确定了焊接热影响区的冲击性能薄弱环节为不完全再结晶区（ICHAZ）。研究ICHAZ峰值温度（Tp）800℃区域的组织性能结果表明：实验钢经过800℃热循环部分奥氏体化,冷却后得到贝氏体组织。形成的贝氏体组织及大量含有孪晶马氏体的M-A组元作为局部硬化区,造成ICHAZ冲击功降低。另外,利用EBSD对比了母材与ICHAZ区域得到：经过峰值温度800℃热循环后大量的亚晶和亚晶界合并消失,造成冲击功降低。     

西气东输二线X80管线钢焊接失效性分析

该文结合西气东输二线X80管线钢焊接实例,从分析焊接失效处的原因出发,进一步论证X80管线钢在焊接过程中需要遵循的技术规范,以提升X80管线钢焊接性能.     

X80管线钢的组织与性能研究

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜等对X80级别管线钢的组织与性能进行了研究.实验结果表明,通过控轧控冷工艺轧制的16 mm厚的X80管线钢的屈服强度达到670 MPa以上时,其屈强比低于0.85,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配.细化的针状铁素体有效地改善了实验钢的强度及韧性.X80管线钢中存在两种典型的析出物,一种以Nb,Ti(CN)为主,尺寸较大(50~200 nm);另一种以NbC为主,尺寸细小(小于30 nm).这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用.     

SO42-对X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化和交流阻抗技术研究在库尔勒土壤模拟溶液中SO42-质量分数对X80管线钢腐蚀行为的影响,并利用金相显微镜观察不同SO42-质量分数下的腐蚀形貌.结果表明:X80管线钢在SO42-不同质量分数的库尔勒土壤模拟溶液中,其极化曲线呈现典型的活化溶解特征;随着SO42-质量分数的增加,X80钢的腐蚀速率呈现先增大、后减小的趋势;当SO42-质量分数为5％时,极化电阻Rp出现临界值,此时X80管线钢的腐蚀最严重;当SO42-质量分数为10％时,金属腐蚀反应严重受阻,其表面腐蚀现象不明显,只有几个小的腐蚀坑存在;溶液中的Cl-吸附在X80钢表面会导致金属发生腐蚀自催化过程;而SO42-优先于Cl-吸附在金属表面上,能够抑制Cl-对X80管线钢的腐蚀行为.     

外加电位对X80管线钢模拟海岸土壤腐蚀的影响

为探究双相X80管线钢在沿海土壤模拟溶液环境中的腐蚀机理,采用极化曲线、慢应变速率拉伸试验(SSRT)和交流阻抗(EIS)法对不同外加电位(-750,-900和-1 050 mV vs.饱和甘汞电极(SCE))下双相X80管线钢的应力腐蚀和电化学腐蚀行为进行研究。结果表明,双相X80管线钢在-1 050 mV电位下对应力腐蚀(SCC)最为敏感。慢应变拉伸呈现为脆性断裂,断口可见铁素体区域圆形或椭圆形的凹坑,这是由于过度阴极反应产生的氢原子扩散进入到钢中在铁素体晶界聚集,氢气析出产生的较高氢压超过材料的强度产生圆形孔洞,在拉伸应力作用下变为椭圆形。在此电位下EIS模拟电阻最小,耐腐蚀性最差。-750 mV的外加电位可起到一定的电化学保护作用,但不足以防止X80管线钢应力腐蚀的发生。-900 mV的外加电位可有效抑制X80管线钢的阳极溶解,SSRT的强度和延展性均高于0 mV电位试样,表现出韧性断裂特征,EIS模拟电阻最高,因此双相X80管线钢在模拟海岸土壤环境下最佳的阴极保护电位约为-900 mV vs. SCE。双相X80管线钢在沿海土壤模拟环境中的应力腐蚀行为的研究可对其在实际使用过...     

Cl^-对X80管线钢在NaHCO3溶液中腐蚀性能的影响

采用动电位极化方法研究了在0.5mol·L-1 NaHCO3溶液中Cl-对X80管线钢腐蚀行为的影响,并通过电容测量方法对其腐蚀机理进行了探讨.实验结果表明:Cl-使X80管线钢在0.5mol·L-1 NaHCO3溶液中发生了点腐蚀,且随着溶液中Cl-含量增加,腐蚀坑的数量增多,腐蚀坑的直径增大,降低了X80管线钢的耐腐蚀性能.Mott-Schottky分析表明:随着溶液中Cl-含量增加,X80管线钢钝化膜内的施主密度随之增大,增加了X80管线钢钝化膜局部破裂和腐蚀萌生的潜在位置,从而使其耐腐蚀性下降.     

Research and Trial Production of X80 Pipeline Steel with High Toughness Using Acicular Ferrite

Keywords:pipelinesteel;X80;acicularferrite;coil1Introduction Itisaneconomicalwaytotransportoilandgasthrough longdistancebyusingpipelinewithhighpressureandlarge diameter.Inthiscase,isusuallyrequiredthehigh grade,highperformancepipelinesteeltoguaranteeasafeand reliableserviceatsuchhighpressure,aswellastoreduce thecostofconstructionandoperationforapipelineproject.NowX70pipelinesteelhasbecomethemostusedsteelgrade inlongdistancepipelineprojectsovertheworld.SomeX80pipelinetrialprojectshavebeencons…     

MY准则解析X80钢油气输送管道爆破压力

用平均屈服(MY)准则,对受内压作用无缺陷输油管线进行塑性极限分析,求得爆破压力公式的解析解.此解计算了某厂轧制的X80钢的爆破压力,将其和Tresca,Mises和TSS屈服准则得到的爆破压力进行了比较.结果表明爆破压力是由屈强比(ReL/Rm)决定的硬化指数n,管线原始几何尺寸厚径比t0/D0以及抗拉强度的函数;爆破压力随管线钢应变硬化指数的增大而减小,随管道厚径比及抗拉强度的增大而增大.Tresca屈服准则提供爆破应力下限,TSS屈服准则提供爆破压力上限,MY准则预测的爆破压力恰居二者中间,最明显的特点是该解具有与Mises准则几乎相同精度的求解结果.     

高铌X80管线钢的组织和性能

基于低C-Si-Mn加0.10%Nb而不加Mo的合金化设计,用高温轧制工艺(HTP,hightemperature processing)在实验室制得API X80级别管线钢.本次试验确定的主要技术参数为:精轧终轧温度830~850℃,终冷温度500~550℃,冷速25~28℃/s,精轧总压下率不小于75%.得到的组织以针状铁素体为主,加少量块状铁素体和粒状贝氏体,并在晶界分布有岛状组织.对冲击断口的金相、SEM(scanning electronmicroscopy)和EDS(energy dispersion scanner)观察发现脆性第二相粒子和原始奥氏体晶界是该管线钢的主要裂纹源.因...     

X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂

采用电化学动电位扫描技术、慢应变速率拉伸(SSRT)试验和扫描电镜观察研究了X80管线钢及焊接接头在NS4溶液中的应力腐蚀行为.电化学实验结果显示,X80管线钢及焊接接头在NS4溶液中的极化曲线具有典型的活性溶解特征.SSRT试验结果表明,随着外加电位的负移,断裂时间、断面收缩率、应变量都明显变小,X80管线钢及焊接接头的应力腐蚀开裂敏感性增加,应力腐蚀断口呈现穿晶准解理特征.施加相同外加电位时,焊接接头较母材的应力腐蚀敏感性增加,其断裂位置全部落在焊缝或HAZ处.     

氨水和氢氧化钠碱性污染粉土中X80钢的腐蚀试验研究

通过室内模拟试验,采用CS350电化学工作站进行了氢氧化钠和氨水污染土中X80钢的电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线等的测试。对碱性污染粉土中X80钢的电化学腐蚀行为进行了研究。结果表明:总体腐蚀较弱。浓度为0.5%和1%的氢氧化钠污染粉土中埋置的试件表面出现点蚀;埋置在浓度0.5%的氨水污染粉土中的试件表面出现局部腐蚀。氢氧化钠污染粉土中X80钢在浓度为0~1%时,腐蚀速率随着氢氧化钠浓度的增加而加快;当浓度增大到3%时,试件表面出现钝化现象,腐蚀速率减缓。氨水污染粉土中X80钢在浓度为0~0.5%时,腐蚀速率随着氨水浓度的增加而加快,当浓度达到1%时开始出现钝化现象;且当浓度达到3%时钝化更加明显。在较大浓度下,氨水污染土中X80钢的阻抗更大,腐蚀更难进行。     

X80管线钢CaS形成机理研究

通过热力学计算,研究了Ca-Al,Al-S,Ca-S平衡关系.以Ca-Al,Al-S两个平衡为参考,在固定S含量的基础上,建立了液态钙铝酸盐区域分布图.结果表明:对X80管线钢wAlT=0.03%~0.06%,wCaT0.001 7%~0.002 7%就可以生成液态钙铝酸盐,此时当钢液中wS0.001 8%~0.002 8%即可有Ca与S直接反应生成CaS;Al2O3夹杂物变性程度对CaS的生成与否影响很大;随钢液中S含量的增加,钙铝酸盐夹杂物边缘生成CaS的可能性增加.通过工业实验,证明了热力学计算结果与实际生产符合得很好.找到了以不同方式形成的两种CaS,从而证明了预测CaS生成方式的合理性.