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。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。2025雙相不銹鋼管材的斷裂韌性分析

 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**性要求很高，韌性對管道的**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。2025雙相不銹鋼管材的斷裂韌性分析

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。2025雙相不銹鋼管材的斷裂韌性分析

 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**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