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2025雙相不銹鋼管材的斷裂韌性分析

日期:2022-06-22 08:08
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摘要: 2025雙相不銹鋼管材的斷裂韌性分析 2205雙相不銹鋼(2205DSS)是現代雙相不銹鋼其中一種,采用氮作為合金元素,其含量(質量分數)高達0.14%~0.20%,在保證組織平衡和提高性能方面具有重要作用。2025雙相不銹鋼管材的斷裂韌性分析 2205DSS具有優異的力學性能、耐腐蝕性能和焊接性能等,是目前應用*普遍的雙相不銹鋼材料,主要用在酸性油、氣田,還有運輸、煉油、石油、化工以及海洋工程等領域。 塔里木盆地克拉2天然氣田介質中含有很高濃度的氯離子,具有很強的腐蝕性,同時*高工作壓力達13.3MPa,因此氣田開...

2025雙相不銹鋼管材的斷裂韌性分析


2205雙相不銹鋼(2205DSS)是現代雙相不銹鋼其中一種,采用氮作為合金元素,其含量(質量分數)高達0.14%~0.20%,在保證組織平衡和提高性能方面具有重要作用。2025雙相不銹鋼管材的斷裂韌性分析

2205DSS具有優異的力學性能、耐腐蝕性能和焊接性能等,是目前應用*普遍的雙相不銹鋼材料,主要用在酸性油、氣田,還有運輸、煉油、石油、化工以及海洋工程等領域。 塔里木盆地克拉2天然氣田介質中含有很高濃度的氯離子,具有很強的腐蝕性,同時*高工作壓力達13.3MPa,因此氣田開發的輸送管道大量采用強度高、耐蝕性好的2205DSS材料。由于輸送管道*低使用溫度-30℃,工程對管道用管材低溫韌性也提出了較高的要求。天然氣管道高壓輸送對安全性要求很高,韌性對管道的安全性有非常重要的影響,因此對用于克拉2氣田開發的2205DSS管材的韌性進行了測試、分析。 

實驗材料采用瑞典Avesta公司生產的2205DSS管材,規格為準508mm×15.9mm。鋼管采用15.9mm的鋼板經過壓制成型,然后焊接,*后進行固溶處理(1050℃固溶+水淬)而成。其化學成分(質量分數,%)為:0.014C,0.38Si,1.45Mn,0.001S,0.021P,22.67Cr,5.69Ni,3.23Mo,0.170N;力學性能:Rm=789MPa,Rp0.2=585MPa,A5=29%,AKV(-40℃)=290J;顯微組織為鐵素體(基體)+奧氏體的兩相組織,體積比例各占50%,沒有其它第三相。

 韌性測試方法之一,沖擊試驗:在鋼管圓周方向距焊縫90°位置(3點鐘位置)取樣,取樣長度方向沿鋼管周向,加工成10mm×10mm×55mm的夏比V形缺口沖擊試樣,缺口位于焊縫中心,試樣缺口沿厚度方向。試驗在JBZ-500沖擊試驗機上進行,試驗標準為GB/T229-1994《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》。

韌性測試方法之二,落錘撕裂試驗(DWTT):在鋼管圓周方向距焊縫90°位置(3點鐘位置)取樣,取樣長度方向沿鋼管周向,加工尺寸為15.9mm×75mm×305mm的DWTT試樣,缺口形式為標準壓制V型缺口,在系列溫度下進行落錘撕裂試驗。試驗機型號為Dynatup8100,試驗標準為SY/T6476-2000《輸送鋼管落錘撕裂試驗方法》。

 韌性測試方法之三,裂紋**張開位移(CTOD)試驗:在鋼管圓周方向距焊縫90°位置(3點鐘位置)取樣,取樣長度方向沿鋼管周向,加工成10mm×20mm×55mm的三點彎曲斷裂韌性試樣,在試樣單側線切割出深2mm的缺口,缺口沿板厚方向。然后在MTS-800試驗機上預制疲勞裂紋,其尺寸為a0/W=0.45~0.55(a0為原始裂紋長度,mm;W為試樣寬度,mm),跨距S=4W。CTOD測試按GB/T2358《金屬材料裂紋**張開位移試驗方法》進行,試驗溫度為-20℃,采用多試樣法確定裂紋擴展阻力曲線。 

實驗結果表明,試驗2205雙相不銹鋼管材具有高的沖擊吸收功、低的韌脆轉變溫度(FATT)和高的CTOD值,表明這種材料可以滿足低溫服役條件,具有良好的延性止裂能力和防止低溫脆性斷裂能力。該管材的沖擊功完全滿足通過研究確定的工程技術指標:-30℃下,管體橫向的夏比沖擊功平均值*低100J,單個*小值75J,且有很大的裕量,用于克拉2高壓天然氣管道具有高的安全性。該管材具有的良好韌性與其顯微組織密切相關。試驗材料在成型、焊接后進行了固溶處理,具有*佳的顯微組織和相比例(α和γ各占約50%),沒有金屬間析出相存在,因而表現出*佳的韌性。2025雙相不銹鋼管材的斷裂韌性分析/2025雙相不銹鋼管材的斷裂韌性分析/2025雙相不銹鋼管材的斷裂韌性分析

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