油氣運輸及存儲用鋼力學(xué)性能及抗酸性能的研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類對能源需求量不斷增加，油氣資源的運輸和儲存用鋼需求量日益增多。目前，油氣資源的開采逐漸向沙漠、極地和海洋等偏遠(yuǎn)地區(qū)延伸，大多數(shù)運輸和儲存的油氣中含H2S、CO2等腐蝕性物質(zhì)。因此，管線鋼和容器鋼不僅要有良好的強(qiáng)韌性，還要有優(yōu)異的抗氫致開裂（HIC）及抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂（SSCC）性能。為了高效、經(jīng)濟(jì)、安全地運輸和儲存油氣資源，鋼材的研發(fā)正在向高鋼級、大厚度鋼板發(fā)展。大厚度鋼板厚度方向上的組織均勻性較難控制，

2、影響鋼板的強(qiáng)韌性、抗HIC及抗SSCC性能等。因此，研究大厚度鋼板的組織均勻性對其力學(xué)性能及抗酸性能的影響至關(guān)重要。本文以大厚度的X80M大應(yīng)變管線鋼板及X80M管線鋼板、深海X65管線鋼板、正火抗酸容器板SA516Gr60N為主要研究對象，采用掃描電子顯微鏡（SEM）、金相顯微鏡、EDS分析鋼板的厚度方向微觀組織類型及夾雜物特征對拉伸性能、夏比沖擊韌性（CNV）、落錘撕裂（DWTT）性能及抗酸性能的影響。研究結(jié)果如下：
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3、.4mm厚的X80M大應(yīng)變管線鋼板的力學(xué)性能研究結(jié)果表明，X80M大應(yīng)變管線鋼板是鐵素體加貝氏體雙相組織，鋼板厚度方向上平均鐵素體體積分?jǐn)?shù)達(dá)60％左右，鐵素體晶粒平均直徑5μm左右。對軋件進(jìn)行頭中尾組織性能對比研究，發(fā)現(xiàn)同一軋件的頭、中、尾鋼板的微觀組織略有差異，其各部位的強(qiáng)度、變形性能、低溫韌性、應(yīng)力-應(yīng)變曲線形狀等均滿足標(biāo)準(zhǔn)性能要求，且均勻性好。
　　33mm厚度的X80M管線鋼板的力學(xué)性能研究結(jié)果表明，X80M管線鋼板組織類

4、型是由貝氏體、準(zhǔn)多邊形鐵素體、多邊形鐵素體、MA島、退化珠光體組成的針狀鐵素體組織。鋼板各厚度部位的板條貝氏體相的平均體積分?jǐn)?shù)低于10%的針狀鐵素體組織滿足各項力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　對深海X65管線鋼板的抗酸性能研究表明，晶界、相界、脆硬的非金屬夾雜物是鋼中的氫陷阱。夾雜物的尺寸、形態(tài)、類型影響管線鋼的HIC敏感性。HIC裂紋不易在小尺寸球形夾雜物上萌生，而長條狀和具有尖角的非金屬夾雜物提高鋼的HIC敏感性。HIC可沿著晶界或穿

5、過晶界進(jìn)行擴(kuò)展，且HIC易在脆硬的貝氏體中擴(kuò)展。
　　正火抗酸容器板SA516Gr60N的抗酸性能研究結(jié)果表明，三種不同軋制工藝下生產(chǎn)的正火抗酸容器板SA516Gr60N的組織類型為鐵素體加少量珠光，體夾雜物級別及類型均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，均具有良好的抗HIC和SSCC性能。對比分析管線鋼板和容器鋼板的組織-性能發(fā)現(xiàn)，當(dāng)管線鋼板的鐵素體體積分?jǐn)?shù)在30-65%范圍內(nèi)，鋼板具有良好的強(qiáng)韌性及抗酸性能。當(dāng)正火抗酸容器板SA516Gr60N的鐵