两阶段控制冷却工艺对含钼X80抗大变形管线钢组织与性能的影响

采用TMCP热轧及轧后两阶段控制冷却技术,在试验室制备了含Mo成分的X80级抗大变形管线钢,并利用扫描电镜和透射电镜等分析方法研究了不同冷却条件对组织与性能的影响.结果表明,采用两阶段控制冷却工艺的含Mo成分X80抗大变形管线钢为铁素体-贝氏体双相组织;随加速冷却中开冷温度降低,组织中铁素体含量增加,试样强度降低,屈强比降低,均匀伸长率提高;随加速冷却中终冷温度降低,贝氏体中M/A含量减少,尺寸更细小,分布更分散,试样强度变化不大但均匀伸长率显著提升.分析表明,当铁素体含量一定时,均匀伸长率与贝氏体中M/A密切相关,细小且均匀分布的M/A可提高加工硬化速率,推迟颈缩发生,使均匀伸长率升高.当加速冷却中开冷温度为690℃、终冷温度为450℃时,组织中铁素体的体积分数约为23%、晶粒尺寸约为5μm,M/A岛尺寸约为1μm,组织均匀性良好,试样得到最优的强度塑性匹配.     

合金元素对X80管线钢熔敷金属组织和性能的影响

为了研究Ni、Cr、Mo、Ti、V元素对X80管线钢熔敷金属显微组织和力学性能的影响，设计了5种化学成分的实心焊丝，并用其对X80管线钢进行MIG焊焊接．经过光学显微镜、电子扫描显微镜分析及力学性能试验，对熔敷金属的显微组织、力学性能进行了研究．结果表明：随着碳当量的增加，熔敷金属的拉伸性能不断提升；Ni含量低于1.0%时，随着Ni含量的增加，针状铁素体比例略增加，而先共析铁素体尺寸发生粗化；Ti、V微合金元素含量的增加，可增加熔敷金属针状铁素体的长宽比，使M-A组元尺寸显著减小，从而屈服强度保持在612 MPa,-20℃下冲击吸收功可达141 J；当Cr、Mo元素含量提高至0.57%时，等轴铁素体被成排的贝氏体取代，且包含大量原奥氏体晶界，使得冲击韧性急剧恶化．     

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。     

X70管线钢焊接热影响区韧性的研究

采用热模拟技术再现了X70管线钢焊接热影响区的组织,研究了热循环的改变对热影响区低温冲击韧性的影响及其断口特征.重点探讨了过热区的韧性对焊后冷速改变的敏感性.试验结果表明.随着峰值温度的提高.冲击韧性明显下降.断口形貌由韧窝状过渡到解理断裂.峰温950℃时.冲击韧性远远高于母材;峰温在1150℃和1350℃时,冲击韧性低于母材.加热到1350℃后,改变冷却速度.低温冲击韧性将发生显著变化.t_(8/5)为20s时.冲击韧性最佳.     

X70管线钢用低氢型立向下焊条的研制

阐述了用于X70高强度微合金化控轧管线钢的低氢型立向下焊条的研制结果.分析了大理石、萤石、钛铁、硅铁等物质含量及CaF_2/CaCO_2值对熔渣性能的影响规律.确定了具有良好立向下焊工艺性能的药皮配方.经化学分析、力学性能试验、金相分析和工艺性能试验证明,这种焊条初步达到现国标GB5118—85E5515型(相当于AWSE8015或JISD5815)的要求。且每100g熔敷金属扩散氢含量低于4mL,因而具有优良的抗裂性和低温冲击韧性.     

磁记忆检测方法及其应用研究

研究金属磁记忆检测新方法在应力腐蚀问题中的应用．以低碳管线钢试件为研究对象，使之拉伸或折弯以产生残余变形和应力，利用磁记忆检测仪对这些拉伸和折弯后的试件进行检测，根据给出的评价标准对试件表面的应力变形状态进行评价分析，为应力腐蚀实验中研究应力和腐蚀之间的关系提供了依据．     

HCO_3~-/CO_3~(2-)浓度对X70管线钢钝化行为的影响

采用动电位扫描法、循环伏安法研究了X70管线钢在不同浓度的NaHCO3 /Na2 CO3 溶液中的钝化行为。结果表明 ,材料在该体系中具有明显的钝化现象 ,随溶液浓度升高 ,X70钢钝化变得困难。利用Parkins的边界条件 ,确定了X70钢在 1mol/LNaHCO3 0 5mol/LNa2 CO3 溶液中发生应力腐蚀开裂的敏感电位区间为 - 5 6 0～ -6 5 0mV。X70钢在钝化过程中表面发生的反应比较复杂 ,电极过程包含Fe的阳极溶解、生成钝化膜、钝化膜的化学溶解三种过程。用X 射线衍射分析了X70钢在活化钝化过渡区表面钝化膜的组成 ,证实了对电极过程的分析     

X70管线钢热变形奥氏体的静态再结晶行为

通过双道次压缩实验,在Gleeble 1500热模拟试验机上研究了X70管线钢在不同变形工艺下奥氏体的软化行为,分析了不同变形温度、间隔时间、应变速率、变形量及初始奥氏体晶粒尺寸等参数对静态再结晶行为的影响规律,采用应力补偿法计算了不同变形条件下的静态再结晶百分率. 根据实验数据,计算出X70管线钢静态再结晶激活能为435.3kJmol-1,建立了其静态再结晶动力学模型.     

X80钢弯曲的力学性能测试

针对钢管制管过程中钢材板卷反复弯曲展平对钢材强度的影响，对X80钢制成的试样进行了4点弯曲实验．在各弯曲试样得到不同的预应变后，又对其进行反向加载，记录不同预应变下各试样反向加载的弯矩随表面应变的变化曲线．实验结果表明，存在预应变后，试样的弯矩-应变曲线低于初次加载的弯矩-应变曲线，且试样的预应变越大，弯矩-应变曲线越低，即随预应变的增加，材料的屈服强度降低，且出现了包申格效应．通过进一步理论计算，得出了材料预弯到屈服后再反向加载时，不同预应变下的屈服弯矩值，且实验测试和理论计算的屈服弯矩值能较好地吻合．     

预热条件下双面搅拌摩擦焊接厚规格管线钢接头的组织与韧性

熔焊伴随的高热输入极易引起热影响区（Heat Affected Zone, HAZ）组织的粗化和脆化,尤其是在临界粗晶热影响区（Inter-critically Coarse-grained HAZ, ICCGHAZ）,严重削弱接头韧性。本研究中,在预热条件下对11 mm厚的管线钢板进行双面搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding, FSW）,并与双面熔化极气保护焊接（Gas Metal Arc Welding, GMAW）接头进行比较,系统地研究了焊接接头中各亚区组织与韧性之间的关系。与GMAW接头相比,FSW接头ICCGHAZ韧性显著改善。通常,由于高的峰值温度和变形抗力,FSW管线钢接头焊核区（Nugget Zone, NZ）组织比较粗大。然而,在本研究中,第一道次NZ（NZ1）在进行第二道次FSW时被重新加热,由于发生铁素体静态再结晶,NZ1组织明显细化。在整个FSW接头中,NZ韧性最佳,达到母材的112%。这归因于NZ1中细小的铁素体晶粒可以有效阻碍裂纹的萌生和偏转。