X80管线钢在含氢煤制气环境中的氢脆敏感性

采用慢应变速率试验和缺口试样拉伸试验,并结合断口分析,研究了X80钢在含氢煤制气环境中的氢脆敏感性。结果表明:高压含氢环境中X80钢的强度和塑性指标均有所下降,断口出现脆断形貌,表现出一定的氢脆敏感性,且横向取样方向对氢脆更为敏感;通过对比分析X80钢在高压氢气环境中慢拉伸和缺口拉伸两种状态下的韧性损失,发现缺口试样的三向应力集中区域受氢脆影响更为严重。     

X80管线钢焊接热影响区组织的模拟研究

采用物理模拟和数值模拟相结合的手段,利用SYSWELD有限元计算软件和Gleeble-3500热模拟试验机模拟焊接热过程,对X80管线钢焊接热影响区单道粗晶区、临界区以及经历2次热循环的亚临界粗晶区、临界粗晶区和过临界粗晶区的组织进行对比分析,归纳了不同冷却速度下组织形态、M-A组元、晶粒尺寸及第二相粒子的转变规律.     

X80管线钢的焊接性分析

对国产X80管线钢进行了手工焊焊接性能实验,并对其焊接接头的强度、低温韧性和冷弯性能进行了检验,结果表明,该管线钢焊接性能良好。     

阴极保护条件下X80钢在新疆农田土壤和模拟溶液中的氢脆敏感性差异研究

选择西部管道用大管径X80钢,通过外加阴极保护电位下的慢应变拉伸试验结合阴极极化曲线对比分析了其在新疆农田水饱和土壤及其模拟溶液中氢脆敏感性的变化规律。结果表明,随阴极保护电位的负移,X80钢的断面收缩率和延伸率逐渐降低,氢脆敏感性增加;农田土壤和模拟溶液中阴极保护电位分别达到-1.15V(CSE,下同)和-1.10V时,X80钢发生明显脆断;X80钢在模拟溶液中的氢脆敏感性高于在土壤中。因此利用土壤模拟溶液对X80钢进行氢脆敏感性研究更偏保守,是适宜的。     

X80管线钢焊接热影响区的韧性分析

X80管线钢在焊接过程中,热影响区由于受到焊接过程热的作用,其组织和性能会发生较大的变化.韧性是天然气长输管线的重要性能,采用热模拟技术、现代工程测试手段和显微分析方法,分析了不同热输入参数下X80管线钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)韧性(夏比冲击功和CTOD)的差异及其原因.在一定范围内,较高焊接热输入下CGHAZ的韧性比较低热输入下CGHAZ的韧性明显高,超过一定范围,随着热输入的增加韧性激剧下降.造成不同热输入下韧性差异的根本原因是由CGHAZ显微组织的差异引起的.较低的热输入下CGHAZ中产生了一定量的低碳马氏体,从而导致韧性较差.     

X80管线钢的氢脆性能

制备了单边缺口拉伸(SENT)试样,在0.5 mol/L H2SO4+3 g/L NH4SCN溶液中,以10 mA/cm2的电流密度充氢4 h,采用拉伸试验和三点弯曲试验考察了氢脆对X80管线钢断裂韧性的影响.结果显示:充氢SENT试样的断裂韧性和承载力显著低于母材SENT试样的,使用三点弯曲试验测定的断裂韧性结果较为...     

X80管线钢焊接热模拟热影响区疲劳裂纹扩展行为的分析及预测

通过焊接热模拟方法对X80双相管线钢不同焊接热影响区疲劳裂纹扩展行为进行了研究,并分析实际焊接试样与焊接热模拟试样的热影响区疲劳裂纹扩展行为的差异,讨论了焊接热模拟技术应用于疲劳裂纹扩展寿命预测的可行性。结果表明,当裂纹在粗晶热影响区(CGHAZ)和临界热影响区(ICHAZ)上扩展时,由实际焊接试样与焊接热模拟试样热影响区所测得的疲劳裂纹扩展速率曲线(da/dN-DK曲线)存在明显差异,其原因与显微组织变化引起的裂纹扩展阻力大小不同有关。因此,建议采用实际焊接试样完整的热影响区所测得的da/dN-DK曲线来评估疲劳裂纹扩展寿命。     

不同冷却速度下X100管线钢HAZ组织性能分析

利用热模拟技术模拟X100管线钢的焊接热过程,通过用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及显微硬度计对其显微组织观察及硬度测试,分析了其不同冷却速度下焊接热影响区(HAZ)的组织特征.结果表明,当冷却速度在0.05～5℃/s范围内时,HAZ显微组织主要以粒状贝氏体及块状铁素体为主,M/A岛主要以粒状或薄膜状存在;5℃/s时板条状贝氏体开始形成,M-A组元块状变大;冷速在15℃/s时,板条马氏体开始产生,板条贝氏体仍存在,边界处还有上贝氏体和下贝氏体存在;冷速在30～50℃/s时,显微组织主要以板条马氏体为主,M/A组元变大.     

不同成分X80管线钢焊接接头组织性能研究

利用多丝埋弧焊设备模拟制管过程的焊接工艺进行了不同成分X80管线钢双丝埋弧焊焊接试验,通过拉伸、冲击试验检测了接头的力学性能,通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及电子背散射衍射(EBSD)分析了不同成分X80管线钢焊接接头的显微组织、马/奥组元(M/A)分布及形态。结果表明:随着合金含量降低,经济型X80管线钢接头的冲击韧性离散度增大。热影响区晶粒尺寸离散度增加,晶粒取向单一,大角度晶界(15°)密度显著降低是经济型X80管线钢焊接热影响区冲击韧性离散性增加主要原因。     

X70管线钢HAZ组织与性能预测及焊接工艺优化模型

将焊接热模拟技术和数值模拟技术结合起来,提出了焊接热影响区组织与性能预测及工艺优化模型的设想。以X70管线钢粗晶热影响区为研究对象,建立其模型,通过此模型可预测热影响区粗晶区先共析铁素体含量及显微硬度,并可根据组织和显微硬度要求确定合适的焊接线能量。     

碳化钒析出对X80管线钢焊接热影响区韧性的影响

通过Gleeble-3500热模拟机对钒(V)含量分别为0.06%和0.02%的X80管线钢进行了峰值温度为1350℃和750℃的焊接热模拟试验,利用硬度计和光学显微镜(OM)分别分析了焊接热模拟试样硬度和试样中马氏体-奥氏体岛状组织(M-A)的数量、尺寸和形貌。利用透射电镜(TEM)对母材、粗晶区和部分相变区中粒子析出进行了表征。结果表明,与0.02%含V量X80管线钢相比,0.06%含V量的X80管线钢由于V含量较高,在受到多道次焊接热循环影响时,部分相变区有较大量碳化钒(VC)粒子析出,明显阻碍位错运动,使其强度明显提高的同时脆性增大、塑性变形难以进行,导致其焊接热影响区韧性下降。     

X80级管线钢的抗氢致裂纹性能

采用光学显微镜（OM）、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)等设备,运用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）光谱分析技术和电子探针X射线显微分析技术,研究了3种不同合金体系X80级管线钢的抗氢致裂纹性能及氢致开裂的原因。结果表明,新开发的两种低碳低锰微合金成分管线钢均满足X80级别钢的强度要求,其中加入较低锰的微合金体系试验钢经腐蚀溶液浸泡后没有裂纹出现,抗HIC性能较好。氢致裂纹主要沿着多边形铁素体边界扩展,针状铁素体具有一定的止裂作用。C、S、Mn、Si、Al等元素偏析造成的氧化物夹杂、富碳相及大块的MA岛不利于抗HIC性能。     

Susceptibility of a X80 steel to hydrogen embrittlement

The susceptibility to hydrogen of a X80 grade steel produced by a thermo‐mechanical control process (TMCP) has been investigated by keeping straining notched specimens under continuous charging conditions. Hydrogen charging was carried out either in synthetic seawater under potentiostatic control at ? 1000 mV vs. SCE or in sulphuric acid with an absorption promoter under galvanostatic control at ? 5 mA/cm². Results reported in terms of hydrogen effect on the ductility of the steel as a function of both cross head speed and root radius of the notch indicate that under the combined effect of cathodic charging, notch severity and very low strain rates the ductility of the TMCP X80 steel can be greatly affected by the presence of hydrogen. With notched specimens strained in air increasing loss of ductility in terms of reduction in area is observed as the notch severity increases. Notched specimens are fairly “more brittle” than smooth ones. As notched specimens are strained under cathodic charging at ? 1000 mV vs. SCE in the synthetic seawater, considerable decrease of reduction in area (RA) is observed. The same trend is observed for displacement and load at fracture both being connected with ductility even if a definite tendency is not always obtained. As the notched specimens are strained under cathodic charging in seawater the fracture morphology shows regions of mixed ductile and brittle fracture and zones where intergranular and/or transgranular fracture path are prevailing. Area of intergranular and transgranular fracture path, that can be more strictly associated with the presence of hydrogen, tends to increase as the strain rate decreases, which suggests a fracture behaviour influenced by hydrogen diffusion. Several mechanisms were involved in the rupture process in sulphuric acid depending on the notch geometry and, especially, on the cross head speed. Apparently, transgranular (quasi‐cleavage) rupture tends to prevail as the displacement becomes lower and lower. No evidence of intergranular fracture was observed.     

X80管线钢氢致开裂研究

通过电化学充氢法研究了X80管线钢氢致裂纹(HIC)的种类及开裂特征,探讨了氢致开裂规律,对X80管线钢的氢致开裂影响因素进行了分析.结果表明:随充氢时间的延长和电流密度的增大,氢鼓泡的密度逐渐增大,体积先增大后趋于稳定;形成的氢致裂纹主要呈阶梯状,由直线型裂纹和“S型裂纹”组成,多以穿晶方式扩展,裂纹尖端沿着晶界萌生;X80管线钢中的带状组织是氢致裂纹萌生和扩展的聚集场所;非金属夹杂物是氢致裂纹萌生的裂纹源,其中较大尺寸的A1和Si的氧化物易于诱发“S型裂纹”形成,对管线钢抗氢致开裂的敏感性有很大影响.     

OD1422 mm的X80级管线钢SH-CCT曲线测定与分析

采用Gleeble3500热-力学模拟试验机,对外径为φ1422 mm的X80管线钢焊接热影响区(HAZ)在不同冷却速度下的热循环过程进行了模拟,利用热膨胀法绘制模拟焊接热影响区连续冷却组织转变曲线(SH-CCT);结合光学显微组织和硬度测试等分析手段,研究了φ1422 mm的X80管线钢在不同冷却速度条件下焊接热影响区的组织变化规律。结果表明,冷却速度对X80管线钢的相变行为和微观结构具有显著影响。当冷却速度为1 ℃/s时,组织转变为贝氏体;当冷却速度达到7 ℃/s时,开始产生马氏体组织;当冷却速度为20 ℃/s时,组织内较高位错密度的板条贝氏体较多,组织晶粒较小。当冷却速度在7~20 ℃/s之间时,X80管线钢热影响区的显微硬度和冲击性能都大于母材。     

氮含量对含Ti-Nb的X70管线钢焊接热影响区组织及冲击韧性的影响

采用中频真空感应炉冶炼了两种不同N含量的X70管线钢。利用Gleeble-2000热模拟研究了两种钢焊接热影响区的组织及冲击性能。采用三丝埋弧焊对两种钢分别进行了焊接,随后采用光学显微镜和冲击试验研究了两种钢的焊接接头组织及冲击韧性。结果表明:在N含量高的钢中发现了尺寸为20~50 nm、弥散分布的(Ti,Nb)(C,N)粒子,而N含量低的钢中只存在少量尺寸为50~100 nm的(Ti,Nb)(C,N)粒子。细小、弥散的(Ti,Nb)(C,N)粒子抑制了晶粒的长大,细化了晶粒,对稳定试验钢的热影响区冲击韧性有利。