国产X70管线钢的硫化氢应力腐蚀性能及其焊....
X70管线钢焊缝弯曲不合格原因分析
近 年来 我 国石 油 、天然 气工业 发 展迅速 ，管
Ｘ ０管线钢 管的 力学性 能 、主要化 学成 分 、弯 曲试验条 件 以及 Ａ Ｉ Ｐ Ｃ ５ ７ Ｐ Ｅ Ｌ中对 弯曲试 验合 Ｓ
格试 样 的判 定标 准。从 焊缝 的夹渣 及 气孔 、脆 性 断裂 、焊趾 开裂和 裂 纹源等 方 面分析 了弯曲
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ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｏｒ ｄ ｃ ｃｕ ｉｎ ， ａ ｏ ｋ ｔ ｂ ｔ ｅｆ ｃ ｕ ｅ ｗ ｌ ｉ ｇｔ ｅｃ ａ ｋ ｎ ｎ ｔ． ａ ｕ ｅ ｅ ｕ ｅｉ ｌ ｓｏ ｓ ｇ ｓｐ ｃ ｅ ， ｒ ｔ ａ ｔ ｒ ， ｅ ｄ ｎ ｒ ｃ ｉ ｇ ａ ｄ ｅｃ ｔ ｎ ｉ ｌ ｒ ｏ
ｔ ｉ ａ ｔ ｌ ｉ ｂ ｅ ｙ ｉｔｏ ｕ ｅ ｈ ｃ ａ ｉ ａ ｅｆ ｒ ｎ ｅ， ｉ ｈ ｍｉ ａ ｏ ｏ ｉ ｏ ｓ ｂ ｎ ｉ ｇ ｔ ｓ ｃ ｎ ｉ ｏ ｎ ｈ ｓ ｒｉ ｅ， ｒ ｆ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｍａｎ ｃ ｅ ｃ ｌ ｍｐ ｓｔ ｎ ， ｅ ｄ ｎ ｅ ｔ ｏ ｄ ｔ ｎ ａ ｄ ｃ ｔｉ ｌ ｃ ｉ ｉ
・
６ ２・
焊 管 ・ ３ 卷第 １期 ・０１ １ 月 第 ４ １ ２１ 年 １
● 经 验 交 流
Ｘ ０管线钢焊缝弯 曲不合格原 因分析 ７
停气连头中X70管线钢产生根焊裂纹的原因与应对措施
停气连头中X70管线钢产生根焊裂纹的原因与应对措施作者：王帅付雪松崔嘉董瑜来源：《科技资讯》 2013年第28期王帅1 付雪松1 崔嘉1 董瑜2(1.中国石油西南油气田公司输气管理处四川成都 610213; 2.宝石机械成都装备制造分公司四川成都 610052)摘要:X70管线钢在输气管道停气连头施工的特殊状况下,容易产生根焊裂纹缺陷。
结合输气处某干线停气连头施工过程中出现的根焊裂纹问题,进行了产生原因分析和应对对策论述。
关键词:停气连头 X70管线钢根焊裂纹焊口组对中图分类号:TG457.6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)10(a)-0070-041 施工慨况输气处某输气干线,设计输气压力6.13 MPa。
管道材质为X70,规格为Φ813×10 mm,螺旋缝钢管。
年末经管道缺陷漏磁智能检测后,立即对管道存在的6处缺陷位置进行停气连头换管作业,在无损检测中发现4道焊口存在根焊裂纹现象(见表1),在进行一次返修后合格。
2 停气连头施工的特殊性与其对焊接质量的影响输气管道停气连头是指:输送介质为天然气的在役管道遇特殊情况需停止输送,并在空载状态下,用尽可能短的时间完成局部管道设施更换的施工作业。
常态下的停气连头施工有两个明显特点:一是时间紧,要求一次性完成,施工用时在24小时以内。
如时间过长将严重影响上游采输厂、净化厂停产、下游用户停气,造成不好的社会负面影响。
二是与一般的管道安装施工相比,其施工难度大,对施工人员技术水平要求高。
因停气连头施工的特殊性,在条件受限制和困难的条件下,进行的管道焊接,其焊接质量不易保证。
(1)管材与组对因素:停气连头中由于新、旧管线的管材规格、型号偏差,造成管壁错边量较大、对口间隙不均匀等现象,在实际组对焊口过程中,两端管道端面中心轴向完全对应的几乎没有,一般需借助外力将两端管道端面中心轴与新连头管道中心轴统一,使焊缝存在较大的焊后内应力。
管线钢X70工艺研究与应用
表 2 轧制工艺表
成品
粗轧
中间坯
精轧
厚度 道次 开轧温度 终轧温度 厚度 道次 开轧温度 终轧温度
20mm 8 1085℃ 976℃ 75mm 10 885℃ 823℃
2.4 控冷工艺
传统的以层流冷却为主的 ACC 装置，冷却强度低、均匀性
差，冷后板型及性能难以保证，因此采用新一代 TMCP 控冷工艺
2 生产工艺设计 2.1 工艺路线
铁水预处理—转炉冶炼—LF 精炼—RH 炉—连铸—铸坯堆 垛缓冷—加热—轧制—超快冷—钢板堆垛缓冷—探伤—精整— 检验—入库。
图 1 加热温度曲线
2.3 轧制工艺
采用两阶段控制轧制，粗轧阶段进行多道次大变形量轧制，
并直接展宽，展宽道次 5~6 道，纵轧 2 道，纵轧道次压下率≥ 15％，
225
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道微加速、横向水凸度控制和边部遮蔽等功能，对钢板边部冷却
强度进行控制，冷却均匀性提升，板形更加容易控制。冷却水水
压控制在 0.5MPa, 采用缝隙喷嘴加高密喷嘴组合式进行冷却，较
-15℃ DWTT，%
88~95 92
≥ 85
图 4 X70M 系列温度冲击试验
图 2 出水及冷床板形
3 试制结果 3.1 组织分析
通过观察金相组织相片，可以看到晶粒细小且分布均匀，组 织以针状铁素体为主，具有强度高、韧性好的特点，有利于提高 管线钢的性能表现。
图 5 X70M 系列温度 DWTT 试验
高的冷却水水压有利于冷却水冲破钢板表面水层，显著提高换
热效率和冷却均匀性。返红温度控制在 500±20℃，冷速要求在
X70管线钢的硫化氢应力腐蚀损伤研究
Ｘ ０管线 钢 的硫 化氢 应 力腐蚀 损伤 研 究 ７
付 永善 吴 镭 ， ， 李 臻
（． 安 石油 大学 材 料 科 学 与 工 程学 院 ， 安 ７ ０ ６ ；． 安 石 油 大 学 机械 工 程 学 院 ， 安 ７０ ６） １西 西 １ ０５ ２ 西 西 １０ ５
摘要 ： 应 力腐蚀损 伤的 角度 出发 ， 用 ＮＡＣ Ｍ０ ７ １ ９ 从 采 Ｅ Ｔ １ ７ ９ ６标 准 中的弯 曲梁试 验 法 ， 通过 分析
１ Ｍ ｎＲ． ６
Ｋｅ ｒ ｓ：Ｘ７ ｉ —ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ０ ｐ ｐｅ ｌｎ ｔ ｅ ；ＳＳＣＣ；ｄ ｍａ ｅ；ｍ ｐ ｃ ｏｕ ｎｅ ｓ ａ ｇ ｉ ａ ｔ ｔ ｇｈ ｓ
石 油和天 然气作 为 国民经济发 展 的重要 能源 已 被世界各 国所 重视 。管道输送 石油或 天然气 是最 经 济和最安 全 的运 输方 法 ， 因而 管 道 的敷 设量 开 始 大
维普资讯
２０ ０ ８年 第 ３ ７卷
第 １期 第 ５ ６页
石 油 矿 场 机 械
ＯＩ Ｆ Ｅ ＥＱＵＩ Ｌ Ｉ ＩＤ ＰＭＥＮＴ ２ ０ ３ （ ） ５ ～ ６ ０ ８，７ １ ： ６ １
文 章 编 号 ：１ ０ ４ ２ ２ ０ ） 卜０ ５ － ６ ０ 卜３ ８ （ ０ ８ ０ ０ ６ ０
幅度增加 。输 油 管道 的输 送介 质 含 Ｈ Ｓ和 酸性 物
限度地 抑制硫 化氢应 力腐蚀 ， 减少 事故 的发生 ． 内 国
外许 多 研究 者对 钢 材 的抗 Ｓ Ｃ Ｓ Ｃ性 能 、 Ｓ Ｃ 影 响 ＳＣ 因素 、 Ｓ Ｃ腐 蚀机 理 等方 面进行 了大量 的研究 ， ＳＣ 但 是， 从损 伤 的角 度对 管线 钢 的硫化 氢 应 力腐 蚀 的研
厚规格抗酸性腐蚀x70管线钢的工艺
Cu 可以使氢致裂纹敏感性明显降低，因为 Cu 能够促进钢表 面形成钝化膜，减少了氢元素的侵入，从而阻止了氢致裂纹的形 成。Cu 还可以抵消钢种 S 的作用，钢中 Cu 与 S 元素结合可以形 成难容的硫化物，从而减弱了 S 对钢耐腐蚀性的有害作用。本文 Cu 含量 0.15％ ~0.35％。
Mn 主要起固溶强化作用，提高锰含量可以显著提高钢的抗 拉强度，锰还可以推迟铁素体、珠光体的转变，并降低贝氏体的 转变温度，有利于形成细晶粒组织 ；当 Mn 含量高于 1.80％时， 热影响区韧性变坏。本文 Mn 含量限制在 1.35％ ~1.70％。
Ti 化学活性很强，易与钢中的 C、N、O、S 形成化合物。加 入微量 Ti，使其与钢中的 N 形成 TiN，TiN 粒子与铁素体的错配 度很小（3.8%），可作为非均匀形核的基体，产生强烈的沉淀强 化及中等程度的晶粒细化作用。TiN 可阻止钢坯在加热、轧制、 焊接过程中晶粒的长大，改善母材和焊接热影响区的韧性。本 文严格控制 Ti、N 元素含量，分别为 0.010％ ~0.020％、0.003％ ~0.0045％，且控制 Ti/N ＝ 2.0~3.4。
2 X70管线钢板防腐蚀步骤 上述的厚规格抗酸性腐蚀 X70脱硫预处理→扒渣→转炉冶炼→ CAS 吹 氩站→ LF 炉精炼→ RH 真空精炼→连铸→加热炉→粗轧→精轧 →弛豫待温→ MULPIC 水冷→矫直。
上述的铁水 KR 预脱硫过程中，铁水温度在 1350℃以上，搅 拌过程中采用大搅拌力、大渣量操作方法，扒渣干净，裸露面大 于 60%，KR 处理终点 S 含量≤ 0.004%。上述的转炉冶炼采用顶 底副吹方式，转炉终点 C 质量百分比含量控制在 0.03%~0.05%， 控制 P 的质量百分比含量≤ 0.008% ，控制 S 的质量百分比含量 ≤ 0.006%。上述的连铸步骤后得到板坯，将得到的板坯加热至
16MnR钢和X70管线钢的硫化氢应力腐蚀损伤研究的开题报告
16MnR钢和X70管线钢的硫化氢应力腐蚀损伤研究的开题
报告
1. 研究背景
硫化氢应力腐蚀损伤是管线钢在油气开采、运输等过程中面临的一个重要问题。
16MnR钢和X70管线钢作为常用的管线钢材料，其受到硫化氢应力腐蚀损伤的影响也越来越受到关注。
因此，对16MnR钢和X70管线钢在硫化氢应力腐蚀环境下的损伤机制和损伤行为进行深入研究，具有重要的意义和应用价值。
2. 研究目的
本文旨在通过对16MnR钢和X70管线钢在硫化氢应力腐蚀环境下的实验研究，探究其损伤机制和损伤行为，为管线钢的抗硫化氢应力腐蚀提供理论依据和实验支撑。
3. 研究内容
3.1 硫化氢应力腐蚀损伤机理的分析
通过对已有文献的综述，对硫化氢应力腐蚀损伤的机理进行分析，探索其对16MnR钢和X70管线钢的损伤机理的影响。
3.2 硫化氢应力腐蚀实验的设计与执行
以16MnR钢和X70管线钢为研究对象，设计硫化氢应力腐蚀实验，探究在硫化氢应力腐蚀环境下，16MnR钢和X70管线钢的损伤行为、损伤特征及损伤机制。
3.3 实验结果分析与讨论
根据实验结果，分析16MnR钢和X70管线钢在不同硫化氢应力腐蚀条件下的损伤特征、损伤程度和损伤机制，探究其硫化氢应力腐蚀损伤行为的差异及原因。
4. 研究意义
通过对16MnR钢和X70管线钢在硫化氢应力腐蚀环境下的实验研究，探究其损伤机制和损伤行为，可以为管线钢的选材和腐蚀防护提供理论基础和实验支撑，有助于提高
管线钢的抗硫化氢应力腐蚀能力，保障油气工业的可持续发展。
温度对X70管线钢在含氧溶液中应力腐蚀的影响
温度对X70管线钢在含氧溶液中应力腐蚀的影响叶存冬;孔德军;张垒【摘要】通过扫描电镜观察X70管线钢表面铁素体微观形貌,采用能谱仪分析其化学元素质量分数.在常温及60℃时,采用慢应变速率法(SSRT),分别在空气和氧质量分数为1.0×10-4的NACE(NaC1与CH3COOH质量分数分别为5％和0.5％)溶液中进行X70管线钢应力腐蚀试验,对试样断口形貌进行分析,并研究温度对X70管线钢在氧质量分数为1.0×10-4溶液中应力腐蚀开裂(SSCC)敏感性的影响.研究结果表明:常温下X70管线钢应力腐蚀敏感性不明显,当温度升至60℃时应力腐蚀敏感性增加,有应力腐蚀倾向;氧元素对试样应力腐蚀性能有一定的促进作用,60℃时NACE溶液中C1-与O2运动加剧,是应力腐蚀敏感性增强的重要因素.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(046)007【总页数】7页(P2432-2438)【关键词】X70管线钢;应力腐蚀;断口形貌;温度【作者】叶存冬;孔德军;张垒【作者单位】常州大学机械工程学院,江苏常州,213164;常州大学机械工程学院,江苏常州,213164;常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室,江苏常州,213164;常州大学机械工程学院,江苏常州,213164【正文语种】中文【中图分类】TG115.6+2X70管线钢是我国“西气东输”工程中使用量最多的钢材，其服役条件多为潮湿土壤和沙漠环境，输送介质多含H2S等酸性物质，尤其是在高温、高压和高流速等服役条件下，其腐蚀问题显得尤为突出，因此，腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素[1]。
管线钢在土壤环境中应力腐蚀破裂(SCC)形式主要分为高pH(pH一般为8.0~11.0)SCC和近中性pH (pH约为5.5~8.0)SCC[2−5]，应力腐蚀为应力与腐蚀介质共同作用的结果。
X70管线钢在高pH和近中性pH中SCC理论已基本成熟，其中高pH应力腐蚀为选择性阳极腐蚀，而近中性pH应力腐蚀是由膜破裂和阳极溶解、氢脆、阳极溶解与氢的共同作用[6−8]。
X70管线钢的成分设计及其轧制工艺的控制
X70管线钢的成分设计及其轧制工艺的控制X70管线钢本质上是一种针状铁素体型的高强、高韧性管线钢，不仅具有良好的低温韧性，而且具有良好的焊接性。
其多以低碳或超低碳针状铁素体组织为特征，使之具有高强度、高韧性、低的包申格效应和良好的焊接性能，同时具有高的韧性止裂性能。
X70管线钢一般采取低碳-锰(Mn)-铌(Nb)系为基础，再适量添加其它的合金元素。
1.1 碳(C)由于随着含碳量的增加，焊接性恶化，韧性下降，同时，偏析加剧，抗HIC和SSC(硫应力破裂)的能力下降。
因此，随着管线钢级别的提高，碳含量应逐渐降低。
钢中碳含量在0.06％以下时，HIC敏感性小；碳含量大于0.06％时，HIC敏感性急剧增加。
随着含碳量的降低，抗H2S应力腐蚀门槛值R th呈下降的趋势。
1.2 锰(Mn)锰是管线用高强度低合金钢的基础合金元素。
锰可以引起固溶强化，在提高强度同时也提高韧性，降低钢的脆性转变温度，并能够起到脱硫的作用，防止热裂。
但是锰含量过高会加速控轧钢板的中心偏析，从而引起钢板力学性能的各向异性，且导致抗HIC性能降低。
1.3 铌(Nb)、钒(V)、钛(Ti)铌是生产管线钢重要的合金元素。
微量的铌可以显著提高奥氏体的再结晶温度，为非再结晶区提供更加宽的温度空间，能够有效阻止形变奥氏体的回复和再结晶，有利于奥氏体型变量的积累。
在高温轧制时，钢中细小的TiN和轧制析出的Nb(C、N)及铌的晶界偏聚都可细化奥氏体晶粒并有效降低钢的FATT50(℃)。
在高温区，铌主要以固溶原子对晶界的迁移起到拖拽作用，在低温奥氏体区主要以应变诱导析出的Nb(C、N)粒子起到钉扎位错的作用。
钒在针状铁素体中主要以V(C、N)作为低温析出的沉淀强化相来提高钢的强度。
钛在板坯连铸时可以析出高温稳定弥散的Ti质点，抑制经反复形变再结晶细化的奥氏体晶粒粗化过程。
阻止热影响区晶粒长大，显著改善焊接热影响区的韧性，提高钢的焊接性。
1.4 钼(Mo)钼可扩大γ相区，推迟先共析铁素体和珠光体的转变，降低Bs点，使针状铁素体在一定的冷却条件和卷取温度下形成。
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国产X70管线钢的硫化氢应力腐蚀性能及其焊接性杜则裕1, 陶勇寅1,2,, 李云涛1, 李建军2(1.天津大学材料科学与工程学院,天津 300072;2.河北石油技术学院,河北廊坊 065000)摘 要:针对在含H2S的介质中,不同成分条件的国产管线钢H2S应力腐蚀开裂(Sulfide stress corrosion cracking,SSCC)性能、焊接性分别采用恒载荷法及插销试验法进行了研究;对插销试样断口进行了电子显微镜分析。
试验结果表明,不同C、Mn、P含量的国产X70管线钢在相同的试验条件下具有不同的SSCC断裂时间与断裂应力。
其原因主要是由于它们的Mn、P元素含量的不同引起的,而不是C元素;采用LI NC O LN E6010焊条,预热70℃时的临界应力σcr=630MPa,不预热时的σcr=610MPa,即预热可以使国产X70管线钢的临界应力明显提高;插销试样的断口形貌是由解理断裂、准解理断裂和韧窝断裂构成的混合型断口。
关键词:国产X70管线钢;硫化物应力腐蚀开裂;合金元素;焊接性;插销试验中图分类号:TG457.6 文献标识码:A 文章编号:0253-360X(2004)05-13-05杜则裕0 序 言目前,国内输气管线钢材采用比较多的是X60、X65,钢管类型基本以螺旋埋弧焊钢管(SS AW)为主,某些管线在一些特殊地段采用了少量的直缝埋弧焊管(UOE)和高频电阻焊管(ERW)。
国内已经建成的输气管线,由于建设年代不同,必然受到当时钢材冶炼和钢管成形技术条件的限制,所以采用的管线钢级别也不同。
随着油气输送管道趋向于大管径,输送介质复杂,输送压力增大,而且管道的使用条件越来越苛刻,于是西气东输工程普遍采用高强度级别的X70管线钢[1,2]。
输气管道的服役条件多为潮湿环境,输送介质含H2S、酸性物质较多。
腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素,其中H2S应力腐蚀是管线钢腐蚀的重要形式之一。
它不仅造成因穿孔而引起的油、气、水等输送介质的泄漏,而且往往会造成重大的经济损失、油气输送中断、人员伤亡以及环境污染。
中国的某些油气田含H2S和C O2的量很高。
尽管许多学者在管道腐蚀方面作了大量的研究工作[3～5],但是,针对西气东输用钢———国产X70管线钢的研究仍然很少。
此外,焊接工艺是输气管道铺设的主要工艺之一。
现代化管线钢的发展是围绕着改进管线钢管的焊接性能进行了许多工作。
因为在高压输气管线的收稿日期:2004-03-11焊接部位,尤其是铺设管线的环焊部位是失效事故的多发位置[6,7]。
因此,作者针对在含H2S的介质中,不同成分条件下管线钢的SSCC性能及其焊接性进行了研究,为中国管线钢的生产、管线的建设及安全运行提供理论基础和技术参考。
1 国产X70管线钢的SSCC研究1.1 试验材料试验所选用的材料为国产X70管线钢,规格为<1016mm×14.6mm的螺旋缝焊管。
其化学成分如表1所示。
表1 国产X70钢管的化学成分(质量分数,%)Table1 Chemical compo sitions of dome stic X70pipeline steels 编号C S i Mn P S NbX70-10.080.23 1.170.0180.0020.036 X70-20.010.33 1.460.0250.0010.062 X70-30.050.23 1.580.0150.0020.0151.2 试验过程对编号为X70-1、X70-2两种母材进行SSCC 性能试验研究。
根据NACE T M-01-7标准,在自制的700kg恒载荷拉伸试验机上进行。
恒载荷拉伸试验机是在恒载荷下进行拉伸,使经受着腐蚀的第25卷 第5期2004年10月焊接学报TRANSACTIONS OF THE CHINA WE LDING INSTIT UTIONV ol.25 N o.5October 2004试样承受给定的机械载荷[8]。
试验取样:不同的取样将导致不同的腐蚀试验结果。
在试验中,通常是沿管体纵向取样。
然而,由于管线钢在运营时机械加载方向往往是沿管材的横向。
所以,试样取向确定为环焊缝横向及管体母材横向。
试样尺寸及形状:按照应力腐蚀恒载荷加载对试样形状及尺寸的要求进行设计。
X70-1号,X70-2号试样的形状及尺寸见图1,取每组平行试样3个。
图1 X70管线钢试样的尺寸图Fig.1 Specimens of X70pipeline steels试样制作:将加工好的试样经过150号～700号金相砂纸打磨后,用千分尺精确测量试样工作部位的尺寸,求出承受载荷截面积,然后用无水乙醇清洗,丙酮脱脂,放入干燥器内备用。
试验应力:恒载荷。
试验溶液:采用NACE 溶液,即5%NaCl +0.5%CH 3C OOH +H 2S (饱和)(pH :3.5～4.0)。
H 2S 的通入采用间断式,试验开始首先通入H 2S 以便排除介质箱中流通的空气。
试验温度:24℃±3℃。
试验程序:试验开始时,在试验装置上安装试样。
将试样的一端固定,另一端按预定值加上恒定的静载荷(依次按材料屈服强度的百分数递减的规律加载)。
腐蚀溶液的容器两端密封,再向溶液内通入99.8%纯N 2约15～20min ,将溶液中的氧气驱赶出来,然后通入100%H 2S 气体30min ,开始记录。
在试验过程中,每24h 通H 2S 气体20min 。
试验结果采用临界应力数据评定材料的SSCC 敏感性,以应力和寿命的关系曲线表示。
两种母材的应力和寿命的关系曲线如图2所示。
由图2可以看出,管线钢X70-1母材的SSCC 临界应力比X70-2母材的SSCC 临界应力大,即X70-1母材的SS 2CC 临界抗力大于X70-2母材的SSCC 临界抗力。
图2 两种母材的应力和寿命的关系曲线Fig.2 Relationship of stre ss and time of two ba se metals1.3 合金元素对SSCC 的影响钢的合金元素不仅单独对管线钢腐蚀性能存在影响,而且它们之间又存在复杂的、相互影响的关系,造成对SSCC 敏感性的影响不同,甚至出现相互矛盾现象。
就试验所采用的两种国产X70管线钢而言,X70-1母材的SSCC 抗力大于X70-2母材。
从合金元素对管线钢SSCC 的影响角度考虑,由表1可知两种管线钢的化学成分主要区别在于C 、Mn 、P 元素含量的不同,所以认为两种X70钢不同的SSCC 抗力,主要是由于它们的C 、Mn 、P 元素含量不同引起的。
首先讨论C 元素对SSCC 的影响。
虽然这方面的研究工作开展的较多,但也许由于试验条件的差异至今尚未得到完全一致的结论。
认真分析多种资料[9]发现,就C 元素对应力腐蚀破裂影响的研究,存在有两种不同的观点,无论哪种解释都会认为含C 量越低,钢对SSCC 破裂的敏感性就越低。
鉴于X70-1母材的SSCC 抗力大于X70-2母材的抗力的试验结果,而X70-1的含C 量却明显地大于X70-2母材,这一试验结果却与以上的解释相矛盾。
因此,认为两种国产X70管线钢具有不同的SSCC 抗力,主要是由于它们的Mn 、P 元素含量不同引起的,而不是由C 元素含量不同引起的。
2 国产X70管线钢插销试验研究2.1 试验条件该研究所采用的焊接材料为LI NC O LN E6010焊条,规格为<4.0mm 。
其熔敷金属化学成分见表2。
熔敷金属的力学性能见表3,管线钢的化学成分见表1中的X70-3。
14 焊 接 学 报第25卷表2 焊条的熔敷金属化学成分(质量分数,%)Table 2 Chemical compo sitions of depo sited metalC S i MnSPCrNi V M o 0.140.280.560.00890.00760.0220.110.020.01表3 熔敷金属力学性能Table 3 Mechanical propertie s of depo sited metal熔敷金属拉伸试验 熔敷金属冲击试验抗拉强度σb /MPa屈服强度σs /MPa伸长率δ(%)试验温度T /℃冲击吸收功A kV /J78667529-2063主要试验设备:Miller Dimension T M 372型焊机;HC L -1型插销试验机;Y JD -1型电阻应变仪;ZX6-500R 型弧焊整流器。
电流调节范围40～500A ,下降外特性电源。
插销试验按照国家标准G B/T 9446-1988《焊接用插销冷裂纹试验方法》进行。
缺口中心到插销端部的距离a 值由焊接热输入和底板预热温度而定,并可通过检查插销断裂位置以确定a 值的选取是否合理。
该试验选取的a 值为2mm 。
试验设计:70℃底板预热;底板不预热。
试验中,采用正常焊接热输入E =14.88k J/cm ,其焊接参数为焊接电流I =155A ,电弧电压U =32V ,焊道长度L =150mm 。
2.2 试验结果及讨论试验结果见表4、5。
通过对表4、5的分析可知,采用LI NC O LN E6010焊条,预热70℃时的σcr =630MPa ,不预热时的σcr =610MPa ,即预热使X70钢的临界应力明显提高。
预热对冷裂倾向的影响:预热对t 8/5影响不大,但延长了t 100时间。
预热温度和t 8/5具有线性关系,与t 100不具有良好的线性关系。
从试验数据中可以看到,在相同的焊接工艺下,使用同样的LI NC O LN E6010焊条对X70钢进行焊接,相同的底板在预热70℃和不预热时的临界应力明显不同。
表4 底板预热70℃的插销试验数据Table 4 Implant te sting re sults of steels with 70℃preheating试件号 加载应力σ/MPa保持时间t 1/m in焊接电流I /A电弧电压U /V焊接时间t 2/s焊接速度v /(mm ・s -1)相对湿度<(%)1639 0151～15934.7～38.247 3.26926301440152～15830.5～32.856 2.78236201440150～16032.4～34 59 2.57846001440151～15829.4～33.957 2.67355501440149～16128.7～30.6622.469表5 底板不预热的插销试验数据Table 5 Implant te sting re sults of steels without preheating试件号 加载应力σ/MPa保持时间t 1/m in焊接电流I /A电弧电压U /V焊接时间t 2/s焊接速度v /(mm ・s -1)相对湿度<(%)6691 0152～15830～3454 2.8787640 1151～16031～3453 2.885863034150～16028～3451 2.985963032153～16030～3452 2.9781062056150～16029.5～3554 2.8881162020152～15727～3551 2.99012610960152～15828.5～32.555 2.78213600960148～16028.4～37582.6782.3 插销试样断口形貌及分析2.3.1 断口宏观特征取一典型的插销试件,在其宏观断口上,目测观察可知,断口呈现出极不规则的形貌。