X80管線鋼的韌性研究.pdf

1、大口徑、高壓、高密度輸送使石油天然氣管線不斷向更高鋼級(jí)發(fā)展。隨著管材強(qiáng)度級(jí)別的提高，對(duì)管材的韌性要求也進(jìn)一步提高。本課題旨在探索出軋制工藝和合金成分因素對(duì)X80管線鋼韌性的影響機(jī)制，獲得工業(yè)生產(chǎn)高韌性的X80管線鋼的穩(wěn)定的工藝、組織和成分。
　　 研究了不同鈮含量在X80鋼中的作用，隨著鈮含量升高，最終組織的晶粒尺寸越來越細(xì)小，先共析鐵素體越來越少，組織越來越均勻。沖擊功越來越高，沖擊韌性呈現(xiàn)提高的趨勢(shì)。
　　 研究了X

2、80管線鋼中鈮在控軋和控冷中的析出行為以及第二相粒子析出對(duì)韌性的影響規(guī)律。析出粒子主要以兩種形式存在，一種是在高溫下尺寸較大的鈮、鈦復(fù)合粒子，立方形的TiN粒子先析出，隨后鈮的碳氮化析出物將包裹在TiN外面并以其為核析出；另一種是在較低溫度條件下析出的近似球形的NbC粒子，變形過程中在晶內(nèi)的位錯(cuò)和亞晶上析出。
　　 研究不同鉬含量在X80鋼中的作用，鋼中添加0.21％的鉬時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變后形成的鐵素體晶粒比不含鉬鋼要細(xì)小。鋼中鉬含

3、量增加到0.29％時(shí)，組織中針狀鐵素體的量明顯增多，鋼的組織以針狀鐵素體為主。隨鉬含量的增加-20℃沖擊韌性值呈上升趨勢(shì)。進(jìn)一步增加鉬含量，可見到明顯的貝氏體束和馬-奧島組織，鉬含量增加到0.41％時(shí)，馬-奧組織數(shù)量進(jìn)一步增多，隨鉬含量的增加-20℃沖擊韌性值呈下降趨勢(shì)。由此得出低碳-錳-鈮系X80試驗(yàn)鋼中，鉬合金的合適添加量為0.20％～0.30％。
　　 研究軋制制度對(duì)韌性的影響。對(duì)第一階段軋制設(shè)計(jì)了900-950℃，950

4、-1000℃和1000-1050℃的變溫變形進(jìn)行試驗(yàn)軋制，試驗(yàn)結(jié)果表明，第一階段軋制溫度在900-950℃時(shí)出現(xiàn)了嚴(yán)重的晶粒尺寸不均勻現(xiàn)象，在1000-1050℃時(shí)，再結(jié)晶晶粒出現(xiàn)了長(zhǎng)大現(xiàn)象。它們都會(huì)對(duì)韌性有不良的影響，950-1000℃溫度區(qū)間是較好的第一階段軋制溫度區(qū)間。
　　 研究了冷卻制度對(duì)韌性的影響。根據(jù)加速冷卻對(duì)鋼在TMCP過程中組織與性能的影響，提出以加速冷卻方式改善X80管線鋼韌性的方法。適當(dāng)提高冷速后，基體中高

5、碳高硬度的M-A組元明顯減少，并被韌性的殘余奧氏體薄膜所取代；而在極高的冷速下得到粗大的貝氏體束組織，韌性反而下降。在600℃以下的貝氏體相變區(qū)選擇20℃/s左右冷卻速度，使材料獲得良好的中溫轉(zhuǎn)變組織，是提高管線鋼韌性的簡(jiǎn)單而有效的途徑。
　　 分析了高性能管線鋼落錘撕裂試驗(yàn)中出現(xiàn)異常斷口的原因。提出了對(duì)DWTT異常斷口的評(píng)價(jià)方法。研究了DWTT試樣斷口的分層裂紋及其對(duì)斷裂的影響，并且對(duì)對(duì)三角形斷口和線性斷口提供評(píng)價(jià)建議。