高強(qiáng)度海洋平臺(tái)用鋼的強(qiáng)韌化機(jī)理研究及產(chǎn)品開發(fā).pdf

1、隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展，海底油氣開發(fā)從淺海大陸架延伸到千米水深的海區(qū)，僅具有較高的強(qiáng)度已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)使用的需要，在降低成本的基礎(chǔ)上，保證鋼板的高強(qiáng)高韌性以及抗層狀撕裂性能是未來(lái)海洋平臺(tái)用鋼的發(fā)展方向。本文在863計(jì)劃項(xiàng)目“海洋石油平臺(tái)用高強(qiáng)度、厚規(guī)格鋼板生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)及原理”支持下，以東北大學(xué)與首鋼組成聯(lián)合研發(fā)中心開發(fā)厚規(guī)格海洋平臺(tái)用鋼科研項(xiàng)目為背景，進(jìn)行了低成本TMCP工藝生產(chǎn)海洋平臺(tái)用鋼熱加工過(guò)程的組織演變機(jī)理研究和產(chǎn)品開發(fā)，研究

2、結(jié)果用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試軋。論文主要工作如下:
　　(1)以C-Mn鋼、Nb-Ti鋼、Nb-V-Ti鋼和高Nb鋼四種實(shí)驗(yàn)鋼為研究對(duì)象，研究了變形溫度、變形量及應(yīng)變速率對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼再結(jié)晶行為及組織演變的影響規(guī)律。結(jié)果表明，高變形溫度和低應(yīng)變速率有利于發(fā)生奧氏體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，通過(guò)回歸確定了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶激活能和變形抗力模型。根據(jù)雙道次壓縮實(shí)驗(yàn)確定了等溫時(shí)間內(nèi)靜態(tài)再結(jié)晶行為，微合金鋼的形變誘導(dǎo)析出使再結(jié)晶曲線上出現(xiàn)平臺(tái)，并確定了靜態(tài)再結(jié)晶激活能，建

3、立了靜態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型。
　　(2)對(duì)C-Mn鋼、Nb-Ti鋼、Nb-V-Ti鋼和高Nb鋼四種實(shí)驗(yàn)鋼的連續(xù)冷卻相變行為進(jìn)行了研究，并繪制了連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。結(jié)果表明，在相同冷卻速度和變形條件下，由于Nb的晶界偏聚作用抑制了鐵素體相變，Nb-Ti鋼的多邊形鐵素體量低于C-Mn鋼;當(dāng)冷卻速度小于5℃/s時(shí)，C-Mn鋼、Nb-Ti和Nb-V-Ti鋼奧氏體變形促進(jìn)了多邊形鐵素體相變，抑制了針狀鐵素體相變;而高Nb鋼奧氏體變形抑制了晶界形

4、核的貝氏體相變，促進(jìn)了晶內(nèi)形核的粒狀貝氏體相變。當(dāng)冷卻速度較高時(shí)，四種鋼的奧氏體變形均抑制了上貝氏體相變，而促進(jìn)了針狀鐵素體相變。
　　(3)對(duì)Nb-Ti鋼，Nb-V-Ti鋼和高Nb鋼三種實(shí)驗(yàn)鋼在控軋控冷中微合金元素的析出行為進(jìn)行了研究，分析了軋后冷卻路徑和回火工藝對(duì)析出物的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加熱時(shí)存在大量未溶析出物;粗軋前的析出物與加熱狀態(tài)差異不大;粗軋待溫后出現(xiàn)少量細(xì)小的球狀粒子，抑制了精軋階段再結(jié)晶的發(fā)生;而層流冷卻后

5、存在大量細(xì)小粒子，有利于析出強(qiáng)化。軋后兩段式冷卻和回火工藝有利于細(xì)化析出相尺寸和增加析出相數(shù)量。
　　(4)對(duì)E36-Z35和E40-Z35鋼進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室熱軋實(shí)驗(yàn)，確定了低成本海洋平臺(tái)用鋼的化學(xué)成分和控軋控冷工藝參數(shù)，并在首秦現(xiàn)場(chǎng)條件下進(jìn)行了工業(yè)軋制實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，開發(fā)的低成本海洋平臺(tái)用鋼E36-Z35和E40-Z35具有良好的低溫韌性、焊接性能、抗層狀撕裂性能，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足船級(jí)社認(rèn)證要求。
　　(5)分析了Ni含量和冷卻