2025双相不锈钢管材的断裂韧性分析

2025双相不锈钢管材的断裂韧性分析

2205双相不锈钢（2205DSS）是现代双相不锈钢其中一种，采用氮作为合金元素，其含量（质量分数）高达0.14%～0.20%，在保证组织平衡和提高性能方面具有重要作用。2205DSS具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和焊接性能等，是目前应用*普遍的双相不锈钢材料，主要用在酸性油、气田，还有运输、炼油、石油、化工以及海洋工程等领域。2025双相不锈钢管材的断裂韧性分析

 塔里木盆地克拉2天然气田介质中含有很高浓度的氯离子，具有很强的腐蚀性，同时*高工作压力达13.3MPa，因此气田开发的输送管道大量采用强度高、耐蚀性好的2205DSS材料。由于输送管道*低使用温度-30℃，工程对管道用管材低温韧性也提出了较高的要求。天然气管道高压输送对**性要求很高，韧性对管道的**性有非常重要的影响，因此对用于克拉2气田开发的2205DSS管材的韧性进行了测试、分析。 实验材料采用瑞典Avesta公司生产的2205DSS管材，规格为准508mm×15.9mm。钢管采用15.9mm的钢板经过压制成型，然后焊接，*后进行固溶处理（1050℃固溶+水淬）而成。2025双相不锈钢管材的断裂韧性分析

其化学成分（质量分数，%）为：0.014C，0.38Si，1.45Mn，0.001S，0.021P，22.67Cr，5.69Ni，3.23Mo，0.170N；

力学性能：Rm=789MPa，Rp0.2=585MPa，A5=29%，AKV（-40℃）=290J；显微组织为铁素体（基体）+奥氏体的两相组织，体积比例各占50%，没有其它第三相。2025双相不锈钢管材的断裂韧性分析

 韧性测试方法之一，冲击试验：在钢管圆周方向距焊缝90°位置（3点钟位置）取样，取样长度方向沿钢管周向，加工成10mm×10mm×55mm的夏比V形缺口冲击试样，缺口位于焊缝中心，试样缺口沿厚度方向。试验在JBZ-500冲击试验机上进行，试验标准为GB/T229-1994《金属夏比缺口冲击试验方法》。

 韧性测试方法之二，落锤撕裂试验（DWTT）：在钢管圆周方向距焊缝90°位置（3点钟位置）取样，取样长度方向沿钢管周向，加工尺寸为15.9mm×75mm×305mm的DWTT试样，缺口形式为标准压制V型缺口，在系列温度下进行落锤撕裂试验。试验机型号为Dynatup8100，试验标准为SY/T6476-2000《输送钢管落锤撕裂试验方法》。

 韧性测试方法之三，裂纹**张开位移(CTOD)试验：在钢管圆周方向距焊缝90°位置（3点钟位置）取样，取样长度方向沿钢管周向，加工成10mm×20mm×55mm的三点弯曲断裂韧性试样，在试样单侧线切割出深2mm的缺口，缺口沿板厚方向。

然后在MTS-800试验机上预制疲劳裂纹，其尺寸为a0/W=0.45～0.55（a0为原始裂纹长度，mm；W为试样宽度，mm），跨距S=4W。CTOD测试按GB/T2358《金属材料裂纹**张开位移试验方法》进行，试验温度为-20℃，采用多试样法确定裂纹扩展阻力曲线。

 实验结果表明，试验2205双相不锈钢管材具有高的冲击吸收功、低的韧脆转变温度（FATT）和高的CTOD值，表明这种材料可以满足低温服役条件，具有良好的延性止裂能力和防止低温脆性断裂能力。该管材的冲击功完全满足通过研究确定的工程技术指标：-30℃下，管体横向的夏比冲击功平均值*低100J，单个*小值75J，且有很大的裕量，用于克拉2高压天然气管道具有高的**性。该管材具有的良好韧性与其显微组织密切相关。试验材料在成型、焊接后进行了固溶处理，具有*佳的显微组织和相比例（α和γ各占约50%)，没有金属间析出相存在，因而表现出*佳的韧性。2025双相不锈钢管材的断裂韧性分析