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．     

X52管线钢仿生超疏水表面的制备

采用喷砂毛化处理、化学刻蚀和氟化处理复合法在X52管线钢表面成功地制备了超疏水表面.十七氟癸基三乙氧基硅烷(HFTTMS)对其表面进行低能化修饰.研究了化学刻蚀液浓度、化学刻蚀时间对管线钢表面形貌及表面与水的润湿行为的影响.结果表明,在一定的盐酸浓度下,随着化学刻蚀时间的延长,管线钢表面与水的接触角增大;然而当化学刻蚀时间过长,管线钢表面与盐酸反应过久,表面微结构的复杂程度减小,接触角将减小.随盐酸浓度的升高,管线钢表面与盐酸反应变得剧烈,表面微观形貌变得复杂,分形维数增大.当盐酸浓度过高时,表面微细凸起结构又被腐蚀掉,导致表面复杂程度降低,分形维数下降,与水的接触角随之减小.试样在7 mol/L的盐酸中刻蚀1.5 h后,喷砂毛化管线钢表面能获得最佳的表面复合结构,经氟化处理后,与水接触角为156.4°,获得良好的超疏水性.     

X80管线钢的高温氧化行为

利用热重法对X80管线钢高温氧化行为进行系统研究,分析不同温度下氧化增重和氧化铁皮形貌演变规律及合金元素在氧化层与钢基体界面处的分布规律.实验结果表明:700~1200℃范围内,X80钢氧化增重曲线呈现抛物线规律.此外,氧化铁皮厚度随温度升高而增加,特别是当温度高于800℃时,由于金属基体存在相变,氧化铁皮厚度急剧增加.高温条件下X80钢氧化铁皮为典型三层结构,外层为极薄的Fe₂O₃,中间层为Fe₃O₄,内层为粗大柱状晶FeO,并在靠近钢基体处形成一层晶粒细小的内氧化层,内氧化层阻碍了铁氧离子的相互扩散,提高了X80管线钢的高温耐蚀性.     

CSP流程生产X70管线钢的工艺控制及强韧化机理

对CSP流程生产X70管线钢的成分设计及工艺控制进行了阐述。并对CSP生产的X70管线钢的力学性能、显微组织、析出物进行了分析研究。结果表明:CSP生产的厚度规格为5mm的X70管线钢力学性能优良,平均屈服强度为555MPa,平均抗拉强度为650MPa,屈强比为0.85,-20℃条件下平均冲击功为260J,-5℃条件下DWTT平均纤维断面率为98%。通过对显微组织进行观察发现,X70管线钢的显微组织主要为粒状贝氏体加针状铁素体组织,析出物分布均匀,尺寸约在20nm左右,析出粒子为Nb、Ti复合析出。     

X100管线钢在微生物腐蚀环境下的延性裂纹止裂可靠性研究及失效分析

基于管线钢的环向应力、断裂韧性及腐蚀速率,建立了天然气管线钢在微生物腐蚀环境下延性裂纹止裂可靠性的预测方法,获得不同微生物腐蚀速率对X100管线钢的止裂韧性和止裂可靠性随使用年限增长的变化规律。对X100管线钢延性裂纹扩展失效模式和强度失效模式进行了分析,并基于两种失效模式对X100管线钢的允许使用年限进行了预测,且强度失效所预测的管线钢使用年限要多于延性裂纹扩展失效得出的使用年限,表明X100管线钢的延性裂纹失效风险概率要高于强度失效,在进行安全评估时应优先考虑延性裂纹扩展导致的管线失效模式。     

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.     

X70异种钢焊接接头的电偶腐蚀行为

利用SEM和光学显微镜对X70异种钢焊接接头进行显微组织观察,并在模拟土壤溶液中测量各区极化曲线以及焊缝和X70钢以不同面积比偶合时的电偶腐蚀电流.结果表明,该接头熔合区很窄,无类马氏体存在,焊缝为细小树枝晶,Nb和Mo元素严重偏析于枝晶间,在实验溶液中该区呈钝化状态,具有优异的耐蚀性.热影响区粗晶区主要为粗大贝氏铁素体和分布不均匀的长条状M-A组元,而X70母材为细小贝氏体组织,二者腐蚀行为无明显差别,阳极极化电位超过150mV时前者的极化率略高于后者.在焊缝与X70的电偶腐蚀中,阴极反应受氧扩散控制,随阴/阳极面积比增大,X70腐蚀电流密度急剧增加,具有近似"汇集原理"的腐蚀特点,偶合时焊缝阴极极化电位很高,受到完全保护.     

厚规格海底管线钢X65生产工艺开发

为提高X65管线钢质量,对某轧钢厂厚板生产线海底管线钢X65生产工艺进行研究。结果表明:终轧温度和返红温度对产品的Rt0.5/Rm及DWTT值影响明显,终轧温度越低,Rt0.5值越高,Rt0.5/Rm也越高,DWTT值随之降低;返红温度越高,Rm值越低,Rt0.5/Rm越高,DWTT值随之升高。     

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.     

X65钢CO2腐蚀产物膜电化学行为研究

在模拟油田CO2腐蚀环境下,利用失重法、极化曲线及交流阻抗技术研究了X65钢在不同腐蚀时间和不同温度下形成的腐蚀产物膜特征。结果表明,腐蚀产物膜的生成可以显著降低腐蚀电流密度;从65℃,75℃到90℃时,随着温度的升高,腐蚀速率逐渐下降;从90℃到115℃时,腐蚀速率又开始上升。不同腐蚀时间电化学阻抗谱(EIS)曲线主要有高频容抗弧、低频感抗弧和低频容抗弧,其中低频感抗弧与试样表面活化溶解有关,低频容抗弧与试样表面腐蚀产物膜的生成有关。随着温度的升高,腐蚀产物膜的交流阻抗谱形状发生了变化。