带状组织对材料性能影响的评估报告(建文)

18181818安洛线带状组织对管材性能影响的评估报告前言安钢就“安阳一一洛阳天然气管道工程项目”于年月开始向华油钢管厂供应X板卷，在月份供货的板卷中出现部分炉批带状组织为级，未通过华油管厂入厂检验(技术要求不大于级)。为弄清成因及其对钢管的影响，华油管厂与安钢共同对钢的成分、组织、母材及钢管的性能等进行了分析，并试制一根带状组织为级的钢管进行常规性能检测及试验，以评估级带状组织的原料能否满足管道工程要求。带状组织状况带状组织的定义及评级钢的带状组织是指奥氏体冷却时不同的转变产物呈带状分布的特征。华油管厂对带状组织的评级标准釆用的是《西气东输二线管道工程用热轧板卷技术条件()》中的附录，带状组织的级别是以、珠光体组织条带、贝氏体带的条数，同时根据其在视域内的贯穿程度、连续性以及夹杂物的相关性评定的。图的带状组织级别评定为级，即为华油管厂对某炉入厂检验的评定结果。图华油管厂对带状组织检测的金像照片

带状组织的成因在中石油管材所出版的《高强度微合金管线钢显微组织分析与鉴别图谱》一书及文献[]中均指出，对于管线钢这类低碳钢，带状组织产生的根本原因在于成分偏析，连铸坯在凝固过程中碳和其他元素一起发生偏析而富集在枝晶间，在热轧再加热时，碳能相对均匀化，而其他元素均匀化却很困难，造成钢中各区域化学成分的不均匀，经轧制后变为条带偏析。有些资料表明在偏析严重的情况下，带上的合金含量可比基体高出〜倍。为考查带状组织成因，选取带状级别为级的金相组织（炉号为）做分析，在条带和基体上各取个点进行了能谱分析，如图所示，分析结果如下：图能谱分析取点示意图条带点:条带点:元素重量百分比原子百分比总量aiai181818189h>Fdn♦esFeMnJMnAi"1n、…1"11''1234°八''V八V61■■■r■6-r»17BMfr£62cts光材:0.202keV(Sdo)keV元素重量百分比原子白分比总量条带点:元素重量百分比原子白分比总量」"“八八|n八…|**11''1234.....I.......6▼b■-1167務呈桜£62cts光际:0.202keV(3cU)keV条带点:元素重量白分比原子百分比总量基体点:III346蒜呈程G62ct?光看:0.202炖V09cU)履廿元素重量百分比原子百分比总量基体点:III2346iO程G62ct?光秫:0.202畑V(24cU)1＜凶元素重量百分比原子百分比总量基体点：元素重量百分比原子百分比总量基体点:2346iO程G62ct?光秫:0.202畑V(23cU)剧元素重量百分比原子百分比总量表条带和基体含量统计分析元素平均值位置条带基体表冶炼化学成分及炉次成分牌号内控<<<目标<<内控<目标表列出了条带和基体上各点的含量，表为冶炼的化学成分及炉次成分。从能谱分析结果可见，带状组织为级，主要是由元素偏析造成，条带上含量约为基体的倍。带状组织的危害中石油管材所出版的《高强度微合金管线钢显微组织分析与鉴别图谱》一书中指出，带状组织对钢的横向性能，特别是低温韧性、断口分离、止裂性能以及氢致开裂有重要的影响,然而对具体的影响程度及规律没有说明。但也有文献［］指出，即使级的带状组织程度与钢管母材冲击韧性、试验的值、抗性能之间并没有可察觉的相关性。那么安洛线的级带状组织程度，是否对该管道工程的钢管服役构成明显影响呢？为此，通过统计及检验手段，针对级带状组织对钢材性能的影响进行了评估。带状组织对板卷性能的影响拉伸及冷弯试验根据安钢出厂检验情况，带状组织为级的，其冷弯均合格，未出现任何异常。对不同带状级别的拉伸性能进行统计分析，如表及图所示，发现带状级别与强度和伸长率之间没有可察觉的相关性，强度和伸长率均符合技术协议要求，且屈服强度平均值富裕约，抗拉强度平均值富裕约。

1000ooO3255oO9844<2帶状级别鰹®斜垢帶状级别带状对伸长率的彫响图带状对拉伸性能平均值的影响表不同带状级别的拉伸性能1000ooO3255oO9844<2帶状级别鰹®斜垢帶状级别带状对伸长率的彫响图带状对拉伸性能平均值的影响带状级别样本量屈服强度抗拉强度延伸率技术协议要求2备注：大生产检验取样方向为与轧制方向成。带状对屈服强度的彩响带状对抗拉强度的影响对冲击韧性的影响表列出了不同带状级别其冲击功及剪切面积的统计结果，可见在试验温度下级带状组织没有对冲击功及剪切面积产生可察觉的影响。冲击功总体平均值富余以上，最小值富裕以上,富裕量约为技术协议要求的一倍以上。图为系列温度下的冲击韧脆转变曲线，可见级带状组织的试样，在°C仍未发生韧脆转变,且有约的富裕量。对冲击断口进行抽样检查，均未发生断口分离现象。aiaiaiai18181818表不同带状级别的冲击功和剪切面积带状级别样本量冲击功剪切面积技术协议要求2$$备注：试验温度为°C,试样采用XX半尺寸试样试验温度厂C试验温度厂CT-带状1级F-带狀3.5级带状2级图系列温度冲击曲线对试验的影响落锤撕裂试验主要用于测定钢的裂纹扩展转变温度，是衡量管线钢止裂性能的重要指标。根据钢厂出厂检验数据，对不同带状组织级别的落锤剪切面积进行了统计分析，见表。可以看出，在试验温度下，对于带状组织为级的，其的值均在技术协议要求的范围内，且有较高富余量。表不同带状级别的落锤剪切面积（试验温度°C）带状级别样本量技术协议要求$对落锤断口形貌进行了抽查，发现带状组织为级与带状组织小于级的断口形貌没有明显差异，均没有出现断口分离现象。

对板卷各向异性的影响表列出了不同带状级别不同取样方向的拉伸性能，可见强度上均大体呈现为横向〉纵向>°方向，其各方向强度差异大小与带状级别没有明显相关性。表为不同带状级别下不同方向的冲击功，可见冲击功均大体为纵向>°方向〉横向，其各方向差异大小与带状级别没有明显相关性。图为带状组织为级时，不同方向上的系列温度曲线。可见，在试验的系列温度范围内，不同方向的剪切面积没有明显差异。表不同带状级别及不同方向的拉伸性能带状组织级别钢卷号试样方向冲击功（°C）平均级纵向O横向级纵向O横向

r-45。-•-r-45。-•-纵向土横向图带状组织为级时不同方向上的系列温度曲线(£)靡朱ta处旦家憨口爲带状组织对制管后性能的影响为考查带状组织对制管后性能的影响，华油管厂选取了一炉带状组织为级的板卷进行试制，并截取管段进行了环焊缝焊接及和关检验，检验报告如下：18181818环焊缝焊接相关检验结果统计表拉伸和弯曲性能试样

类型屈服强度Rto.5（MPa）抗拉强度Rm

（MPa）伸长率A50trm(%)屈强比(Rto.5/Rm)判I正弯反弯试验

结果管体46558537.00.79焊缝650（断母材）合格合格合格合格£验果试结1IA23H23-20体管24301127113130011000000H968702119500001A00nx・热0509110011050010000U00H夏比冲击性能，试样尺寸（mm）：5X10X55（mm）.2V维式硬度HV101011121314熔深焊偏2072031962062041941982102061811961941842042.4mm0.6mm合格SiMn0.090.181.51Cu0.012Nb0.022Ti0.0130.0150.029试验温度CC）纤维剪切面枳率（％）试验结果12平均-D100100100合格CrMoNiAl0.0010.190.0020.0160.025Cr+Ni+Cu0.2180.0069Nb+Ti+VPcm0.IRGB0.06备注：1、取样炉号:L002568,管号2、上述试验结果验收标准管技术规格I5>w•3、上述检验部位为：投入一成钢管上截取管段进行环焊缝Imm眩洛线钢i板卷.在制关检验。II对此检测结果与华油管厂常规检验数据进行了对比分析。aiaiaiai18181818拉伸与冷弯性能表为采集的华油管厂制管后性能检测数据，其中管号（对应钢卷号为，炉号为）为带状级。可见，对于带状级的，管体和焊缝的强度、延伸率等指标，均在带状W级的强度、延伸率的正常波动范围内，且相比技术协议要求，屈服强度有富余量，抗拉强度有富余量，屈强比和延伸率均有相当大的富余量。冷弯性能均全部合格。表华油管厂制管后拉伸性能检测数据带状组织管号取样炉号卷号抗拉强度断口位置屈服强度延伸率屈强比W级管体焊缝母材管体焊缝母材管体焊缝母材管体焊缝母材管体焊缝母材管体焊缝母材管体焊缝母材管体焊缝母材管体焊缝母材级管体焊缝母材技术协议要求管体3（允许的炉批W）焊缝3冲击试验表为采集华油管厂制管后冲击检测数据，对比可知，无论管体、焊缝或热影响区的冲击指标，对于带状级与带状W级的均没有明显差异。值得注意的是，表中冲击功数值为半尺寸试样，技术要求值为全尺寸试样，管体和热影响区的富余量均在技术协议要求值的一倍以上,

焊缝的富余量也接近一倍，可见制管后冲击性能具有相当大的富余量。表华油管厂制管后冲击试验检测数据带状组织管号取样炉号卷号冲击功(°C)XX剪切而积平均W级管体焊缝热影响区管体焊缝热影响区管体焊缝热影响区管体焊缝热影响区管体焊缝热影响区管体焊缝热影响区管体焊缝热影响区级管体焊缝热影响区技术要求(XX)管体aa焊缝aa热影响区aa落锤试验表为釆集华油管厂制管后落锤试验检测数据，对比可知，对于带状级与带状W级的性能没有明显差异，且与技术协议要求有较大富余量。表华油管厂制管后试验检测数据带状组织管号取样炉号卷号试验温度剪切而积平均W级管体

管体管体管体管体管体管体管体管体管体管体级管体技术要求管体2$静水压爆破试验静水压爆破试验是指釆用静水压注法在密闭的试样上持续加压，使钢管发生变形直至爆破，并运用一定的方法测定钢管承压过程变形情况，管体性能扩展等特征值。华油钢管厂对试制的钢管（带状组织为级）进行了静水压爆破试验，判定结果合格。带状组织对抗性能的影响氢致裂纹是指金属材料在含介质的作用下，由电化学腐蚀过程中析出的氢进入金属材料内部产生阶梯型裂纹，这些裂纹的生产发育最终导致金属材料发生开裂。有文献［］指出，控制带状组织级别的要求，其主要追求正是出于对钢材抗性能的考虑。安阳一一洛阳天然气管道工程输送介质的主要成分见表，其设计压力为。从设计参数来看，对本工程管材并没有抗性能要求。而且，技术要求中对化学成分中含量做了严格限定（要求［］W）,钢厂实际冶炼时将含量严格控制在［］W,这间接保证了钢材具有一定的抗性能。表天然气组分组分分了•量摩尔分数（）为进一步考查钢材抗性能情况，针对试制的带状组织为级的钢管，华油管厂委托天津钢管集团股份有限公司检测中心进行了抗检验，检验报告见附录。依据标准(溶液)，分别对母材组个试样和焊缝组个试样进行试验。经小时试验，母材和焊缝试样表面均未发现氢鼓泡现象，裂纹长度率、裂纹厚度率、裂纹敏感率均为零。综上可以认为，虽然出现带状组织为级，但钢材仍具有较强的抗性能。结论()安洛线所出现的带状组织级，主要由于元素偏析导致。()带状组织出现级，对板卷强度、冲击功等常规检验的力学性能指标均没有可察觉的影响，对板卷各向异性、韧脆转变温度、断口等也没有明显影响，且板卷各项力学性能指标相比技术要求均有较大富余量。()带状组织出现级，对钢管的强度、冲击功等指标均没有可察觉的影响，且钢管各项力学性能指标相比技术要求均有较大的富余量。()带状组织出现级，钢管静水压爆破试验判定合格。()带状组织出现级，对钢材抗性能没有产生明显影响，钢材仍具有较强的抗性能。()因此，对于带状组织为级的原料，制管后仍然可以满足管道工程要求。参考文献[]李家鼎，麻庆申等.高级别管线钢中儿种常见带状组织浅析.轧钢，，().[]李平全，霍春勇等•两种组织类型的钢级管线钢的带状组织浅析.钢管，，().附抗性能报告18181818注意事坝Notice告无“检汹中心检骏专用章”无效。TestreportwithoutinspectionsealofthisanalysisCenterisinvalid.委礼检蚩只对来样®#oForconsignedinspection,theCenterisresponsibleforreceivedsamplesonly.复U报告未重耐Q盖伸中专用章”无效。Copiesoftestreportswhicharenotanewsealedbythecenterareinvalid.檢验按告无授权签字人签字无效。Testreportswithoutsignaturebyauthorizedpersonnelareinvalid・楡验报告涂改无效。Testreportsareinvalidifaltered.检验报告或貝利报告未加盖期篡章无效。Testreportsortheircopieswithoutsealsareinvalid.对检豔给果/給抡若有异放，用干收到检验报告之日起一个月内向检验单位提出。Dissidencetothetestresultsshallbebroughtforwardtothecenterwithinonemonthafterreceiptoftestreport.Anydissidenceexceedingthistimelimitwillberejected.品中心负SRffl三个月。Retainingperiodoftimeforthesampletestedshallbewithinthreemonths.jfeii：天津东丽区卑傭胳396号Address：No.396JintangRoad,DongliDistrict,Tianjin电ig(Tel)：24801169邮堀(Postcode):300301传M(Fax):24801140aiaiaiai18181818天津钢管集团股份有限公司检测中心AnalysisCenterofTianjinPipeGroupCorporationLtd.检测报告TestReport产品/项目名称Product环焊管规格型号Size一一生产日期/批号ProductiondateProductbatch—委托单位名称TrustCompany华油钢管有限公司生产单位名称Manufacturer任务来源—送样日期DeliveredTime2010.05-07送样人员Deliverer王萍样品到达H期2010.05.07样品数量Samplequantity2件抽样基数Samplingbase——检査封样人员—样品等级Specimenclass一一样品/抽样单编」弓—封样状态—检验依据TeststandardNACETM0284-2003检验结论TestConclusion依据NACETM0284-2003标准（B溶液），分别对母材1组3个试样和焊缝1组3个试样进行氢致开裂（HIC）试验。经96小时氢致开裂（HIC）试验，母材和焊缝试样表面均未发现氢鼓泡现彖（见报告页照片），裂纹长度率CLR、裂纹厚度率CTR、裂纹敏感率CSR均为零。（：A連s5i签发日期：2DitrVoa月2『珂一鸞一来样及试验委托情况：J'环焊管，规格①610X7.1mm,母材和焊缝试件数量各一件，钢级L415MB,编号S3658,炉号L002568。要求按NACETO0284-2003标准（B溶液），分别对母材和焊缝做抗氢致开裂（HIC）试验。工程名称：安洛线。共3页第1页Nq：J100515签发(Approver):ZXBG00-13氢致开裂试验报告H1CTestReport试样名称SpecimenName环焊管RingWeldedpipe钢级GradeL415MB试样编号SpecimenNo.S3658规格Size(mm)0610X7.1技术标准StandardNACETM0284-2003NACE-B溶液pH值pHValueofNACE-ASolution开始Start&3结束Finish5.2NACE-B溶液也S浓度(ppm)USconcentrationofNACE-ASolution开始Start2732结束FiniSh2995试验时间TestTime(h)96试验温