This study aims to examine the correlation between microstructures and the mechanical properties of two high-strength API X70 linepipe steels with different specimen directions and Moaddition. The microstructure of the Mo-added steel has an irregularly shaped AF, GB matrix with pearlite because of the relatively large deformation in the non-recrystallization temperature region, while that of the Mo-free steel shows a PF matrix with bainitic microstructure. In the Mo-added steel, the M/A (martensite-austenite) in granular bainite (GB) and pearlite act as crack initiation sites with decreased upper shelf energy and an increased ductile to brittle transition temperature (DBTT). Regardless of Mo addition, all of the steels demonstrate higher strength and lower elongation in the T direction than in the L direction because of the short dislocation glide path and ease of pile-up at grain boundaries. In addition, the impact test specimens with T-L direction had a lower impact absorbed energy and higher DBTT than those with the L-T direction because the former exhibit shorter unit crack path compared to the latter.
Kim, Wan Keun;Koh, Seong Ung;Yang, Boo Young;Kim, Kyoo Young
Corrosion Science and Technology
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제6권3호
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pp.96-102
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2007
The resistance of the linepipe steel to hydrogen-induced cracking (HIC) and sulfide stress cracking (SSC) is very important for steel to be used in sour oil/gas environments. Welding of steels is necessary to the construction of pipe-line transporting oil/gas. In this study, HIC and SSC resistance of an electric resistance welded (ERW) steel plate which belongs to API X70 grade was evaluated by using NACE TM0284-96A and NACE TM0177-96A methods. HIC and SSC fracturing behavior was investigated by observing fractured surfaces using optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). It was discussed in terms of metallurgical parameters such as the distribution of primary microstructure, second phases and inclusions. Results showed that the weld joint of ERW steel is more sensitive than base metal to HIC and SSC. This is due to difference in the contribution of metallurgical parameters to HIC and SSC nucleation and propagation.
The objective of this paper is to present the results of an experimental and a finite-element investigation into the behavior of X80 grade pipes subjected to bending. For the pipe specimens comprising the test series, different D/t is applied to be representative of those that can be expected in the field. Results from the numerical models are checked against the observations in the testing program and the ability of numerical solutions to predict pipe moment capacity. curvatures. and buckling modes is established. A finite-element model was developed using the finite-element simulator to predict the local buckling behavior of pipes. The comparison between the numerical and the experimental results demonstrates the ability of the analytical model to predict the local buckling behavior of pipes when deformed well into the post-yield range.
In this study, microstructural investigation was conducted on the separation phenomenon occurring during Charpy impact tests of API X80 linepipe steels. Particular emphasis was placed on the role of microstructural phases present in the API X80 steels such as acicular ferrite, bainite, and hard secondary phases. Detailed microstructural analysis of fractured impact specimens showed that highly elongated bainite worked as prior initiation sites for separations, and that the number and length of separations increased with increasing volume fraction of bainite. In the steels having high work hardenability, tearing-shaped separations were found because the hammer-impacted region was seriously hardened during the impact test, which led to the reduction in the impact toughness. As the test temperature decreased, the tendency of separations increased, but separations were not observed when the cleavage fracture prevailed at very low temperatures. Thus, the minimization of the formation of bainite and secondary phases in the steels would be beneficial for preventing or minimizing separations because separations deteriorated low-temperature impact toughness.
This study is concerned with effects of complex oxides on Charpy impact toughness of heat affected zone (HAZ) of API X80 linepipe steels. Three kinds of steels were fabricated by varying alloying elements such as Ti, Al, and Mg and hot-rolling conditions to form complex oxides, and their microstructures and Charpy impact properties were investigated. The number of complex oxides present in the steel containing excess Ti, Al, and Mg was twice larger than that in the conventional steels, while their size ranged from 1 to $3{\mu}m$ in the three steels. After the HAZ simulation test, the steel containing a number of oxides contained about 20 vol.% of acicular ferrite in the simulated HAZ, together with bainitic ferrite and martensite, whereas the HAZ microstructure of the conventional steels consisted of bainitic ferrite and martensite with a small amount of acicular ferrite. This formation of acicular ferrite in the oxide-containing steel was associated with the nucleation of acicular ferrite at complex oxides, thereby leading to the great (five times or more) improvement of Charpy impact toughness over the conventional steels.
This study is concerned with the effects of Mo, Cr, and V addition on tensile and Charpy impact properties of API X80 linepipe steels. Four kinds of steels were processed by varying Mo, Cr, and V additions, and their microstructures and tensile and Charpy impact properties were investigated. Since the addition of Mo and V promoted to form fine acicular ferrite and granular bainite, while prohibiting the coarsening of granular bainite, it increased the strength and upper shelf energy, and decreased the energy transition temperature. The Cr addition promoted the formation of coarse granular bainite and secondary phases such as martensite-austenite constituents, thereby leading to the increased effective grain size, energy transition temperature, and strength and to the decreased upper shelf energy. The steel containing 0.3wt.% Mo and 0.06wt.% V without Cr had the highest upper shelf energy and the lowest energy transition temperature because its microstructure was composed of fine acicular ferrite and granular bainite, together with a small amount of hard secondary phases, while its tensile properties maintained excellent.
In this study, four API X80 linepipe steel specimens were fabricated with varying cooling rates and finish cooling temperatures, and their microstructures and crystallographic orientations were analyzed to investigate the effects of cooling conditions on their tensile and Charpy impact properties. All the specimens consisted of acicular ferrite, granular bainite, and secondary phases such as martensite and martensiteaustenite constituent. The volume fraction of secondary phases increased with increasing cooling rate, and the higher finish cooling temperature resulted in the reduction in volume fraction and grain size of secondary phases. According to the crystallographic orientation analysis data, the effective grain size and unit crack path decreased as fine acicular ferrites having a large amount of high-angle grain boundaries were homogeneously formed, thereby leading to the improvement of Charpy impact properties. The specimen fabricated with the higher cooling rate and lower finish cooling temperature had the highest upper shelf energy and the lowest energy transition temperature because it contained a large amount of fine secondary phases homogeneously distributed inside fine acicular ferrites, while its tensile properties well maintained.
This study assessed the Charpy impact properties of the heat-affected zones (HAZs) of API X80 linepipe steels containing complex oxides. Three types of steel were fabricated by adding Mg and $O_2$ to form complex oxides and their microstructures and Charpy impact properties were investigated. The number of complex oxides increased with the amount of excess Mg and $O_2$ that was included in the steels. Simulated HAZs containing a number of oxides showed a high volume fraction of acicular ferrite (AF) because the oxides acted as nucleation sites for AF, thereby leading to an improvement in the Charpy impact properties. According to a correlation study between the heat input, the volume fraction of the AF, and the Charpy impact properties, ductile fractures occurred predominantly when the fraction of the AF was 20% or higher; moreover, the Charpy absorbed energy was excellent at more than 100 J. These findings suggest that the improvement of the Charpy impact properties of the HAZs was associated with the active nucleation of AF in the oxide-containing steel HAZs.
Effects of specimen thickness and notch shape on fracture mode appearing in drop weight tear test (DWTT) specimens of API X70 and X80 linepipe steels were investigated. Detailed microstructural analysis of fractured DWTT specimens showed that the fractures were initiated in normal cleavage mode near the specimen notch, and that some separations were observed at the center of the fracture surfaces. The Chevron-notch (CN) DWTT specimens had broader normal cleavage surfaces than the pressed-notch (PN) DWTT specimens. Larger inverse fracture surfaces appeared in the PN DWTT specimens because of the higher fracture initiation energy at the notch and the higher strain hardening in the hammer-impacted region. The number and length of separations were larger in the CN DWTT specimens than in the PN DWTT specimens, and increased with increasing specimen thickness due to the plane strain condition effect. As the test temperature decreased, the tendency to separations increased, but separations were not found when the cleavage fracture prevailed at very low temperatures. The DWTT test results, such as upper shelf energy and energy transition temperature, were discussed in relation with microstructures and fracture modes including cleavage fracture, shear fracture, inverse fracture, and separations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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