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1、第23卷第1期材料开发与应用·1·文章编号:100321545(2008)0120001204材料研究高钢级管线钢二次加热后韧性指标变化规律及其与组织关系探讨1,2222张小立,刘迎来,冯耀荣,霍春勇(1.中原工学院材料与化学工程学院,河南郑州450007;2.中国石油天然气集团公司管材研究所,陕西西安710065)摘要:弯管是长输管线建设必不可少的焊接结构件之一,在管线服役过程中,由于弯管结构独特,受力要较干线管复杂得多,是管道系统中的一个薄弱环节。在西气东输一线工程中,对弯管的韧性指标有明确规定,即要求夏比韧性指标为:120J,85%。由
2、于该韧性指标自洽性较差,所以本文对高钢级管线钢二次加热后的韧性指标变化规律进行了研究,并和母材对比,并对其与组织的变化关系进行了探讨;EBSD研究同时证明,有效晶粒是反映CVN变化的合理参量。该研究结果对西气东输二线工程有重要的现实意义和重大的经济价值。关键词:高钢级管线钢;二次加热;韧性指标;母材;组织;有效晶粒+中图分类号:TG113.254文献标识码:A弯管通常用于改变流体或气体的传输方向或立的严密性、自洽性有待于进一步试验验证和科[1]缓解热应力。现场冷弯广泛用于大曲率半径、学总结。该影响规律研究将为高钢级弯管、管件小弯曲角的弯管。冷
3、弯过程一般会在管体径向产的指标的确立提供试验依据,从而具有巨大的经生残余应变。由于加工硬化和包申格效应,冷弯济价值。管的力学性能将和直管不同。通常冷弯的弯曲角为了制备高强度弯管,感应弯制技术通常得小于10°。根据华北油田的经验,对于<1016mm到应用,这是因为随后的水冷过程可以和感应加(12m长)的管段,最大冷弯角为12.75°,而且管热及弯制过程结合。通常根据所采用的热处理制口圆度差。另外冷弯可以导致焊接过程中大的对度和热处理的部位,高强感应加热弯管有3种制口偏差,和未预期的褶皱,而且防腐层也可遭到破备过程。通常所采用的方法是局部淬火和回
4、火过[3]坏,所以大型管线项目中冷弯管的应用数量正在程。也就是说淬火应用于弯制部位,并且整个逐渐减少。管子包括直管段都进行回火。所以在高钢级管线与此相对应,热弯管管口圆度好,必要的热处钢的二次加热过程中,力学性能将发生重要的变理消除了残余应力,减薄率可以控制到低于化,并且和母管存在差异。10%,从而保证其质量符合设计要求。更重要的本节将对高钢级管线钢二次加热后的韧性指是,弯曲角可以在0°～90°任意变化,同时热弯过标的变化规律进行研究,并和母管的规律进行对程比冷弯效率高。但是相对而言,热弯过程的资比,对其组织和断口的变化规律进行研究和总结,料
5、报道较少。从而为管线钢二次加热的相应指标确立奠定试验初步研究表明,高钢级管线钢二次加热夏比基础,为西气东输二线的建设做好基础准备。冲击韧性和剪切率依存规律和母材完全不同。在西气东输工程中对弯管的韧性指标进行了明确规1试验过程[2]定,但现有相关研究表明,其自洽性有待于进一步商榷。并且,随着弯管向高钢级发展,该指标确4种工业制造X70、X80管线钢用以进行该收稿日期:2007209221·2·材料开发与应用2008年2月项研究。化学成分列于表1。表1二次加热管线钢的化学成分(w)%1)2)钢CSiMnPSMoBAlNi+Cr+CuV+Nb+Ti
6、pCeqPcmN80.0460.261.590.0150.00390.32<0.00010.0170.2610.0580.3980.167X80.0720.331.930.0100.00370.0230.00120.0090.750.1030.4840.214G70.0670.191.560.0110.00150.18<0.0010.0380.3990.0980.40.18B70.0490.341.630.0070.0020.21<0.00010.0460.4230.110.40.17注:1)Ceq=C+Mn/6+(Mo+Cr+V)/5+(N
7、i+Cu)/152)Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Mo/15+Ni/60+V/10+5B挑选的管线钢板经过热处理之后,再加热管线钢加工成CVN试样,尺寸为10mm×10mm×55mm,测试温度为0℃、-10℃、-20℃、-30℃。测试按照国标GB2975-82《钢材力学及工艺性能试验取样规定》和GB/T229-1994《金属夏比缺口冲击试验方法》进行,得到剪切面积和CVN值。显微组织和冲击断口在SEM下进行了观察,并和母材对比。图1二次加热管线钢的剪切面积和夏比冲击韧性2二次加热管材夏比冲击韧性与剪切率的关系夏比冲击功和
8、对应剪切率的统计数据示于图1。从该图我们可知二次加热后管材的夏比冲击功和剪切面积的对应关系为直线,该直线的斜率为0.34,不同的钢材略有不同。根据“西气东输”计划管
