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發(fā)展。隨著管材強度級別的提高，對管材的韌性要求也進一步提高。本課題旨在探索出軋制工藝和合金成分因素對X80管線鋼韌性的影響機制，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。
　　 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，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，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。進一步增加鉬含量，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，馬-奧組織數(shù)量進一步增多，隨鉬含量的增加-20℃沖擊韌性值呈下降趨勢。由此得出低碳-錳-鈮系X80試驗鋼中，鉬合金的合適添加量為0.20％～0.30％。
　　 研究軋制制度對韌性的影響。對第一階段軋制設(shè)計了900-950℃，950

4、-1000℃和1000-1050℃的變溫變形進行試驗軋制，試驗結(jié)果表明，第一階段軋制溫度在900-950℃時出現(xiàn)了嚴(yán)重的晶粒尺寸不均勻現(xiàn)象，在1000-1050℃時，再結(jié)晶晶粒出現(xiàn)了長大現(xiàn)象。它們都會對韌性有不良的影響，950-1000℃溫度區(qū)間是較好的第一階段軋制溫度區(qū)間。
　　 研究了冷卻制度對韌性的影響。根據(jù)加速冷卻對鋼在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單而有效的途徑。
　　 分析了高性能管線鋼落錘撕裂試驗中出現(xiàn)異常斷口的原因。提出了對DWTT異常斷口的評價方法。研究了DWTT試樣斷口的分層裂紋及其對斷裂的影響，并且對對三角形斷口和線性斷口提供評價建議。