X80管線鋼成分工藝與組織性能研究
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管線運輸是長距離輸送石油天然氣最經濟合理的運輸方式,為降低建設和運營成本,提高輸送效率,采用高壓、大口徑輸送天然氣已成為長距離管道建設的主流趨勢,國內外已普遍將X80列為21世紀天然…
管線運輸是長距離輸送石油天然氣最經濟合理的運輸方式,為降低建設和運營成本,提高輸送效率,采用高壓、大口徑輸送天然氣已成為長距離管道建設的主流趨勢,國內外已普遍將X80列為21世紀天然氣輸送管線的首選鋼級。X80管線鋼以低C-Mn-Nb系為主,同時加入Cr、Mo、Ni、Cu多種微合金元素以強化基體,特別是在厚規格X80管線鋼中,必須添加一定的Mo、Cr等淬透性元素以保證表面與心部組織的均勻一致,利用這些元素的有效組合以較為經濟的方式實現,是目前研發的重點和難點。本文研究的是一種厚規格X80級管線鋼,在成分上固定其他合金元素,采用4種不同的Mo、Cr比,在工藝上采用2種終軋溫度設計試驗,以確定最佳Mo、Cr含量組合及終軋溫度參數,同時研究這些因素對最終組織形態和力學性能的影響,為實際工業化生產提供依據。
試驗鋼采用真空感應爐冶煉,并澆鑄成50kg鋼錠,按照Mo、Cr總量相同但比例不同進行設計,Mo、Cr含量的總和均為0.45%,Mo含量與Cr含量之比分別為2、1.25、0.8、0.5,實際冶煉成分如表1所示。利用Φ500mm軋機軋制成17mm厚的鋼板,軋制工藝為,鋼錠在爐中加熱至1250℃保溫1h后使其完全奧氏體化,采用兩階段控制軋制,粗軋4道次,精軋5道次,中間坯厚度為50mm,將終軋溫度分別設計為790、830℃。
表1 X80 管線鋼冶煉化學成分(質量分數,%)
編號 | C | Si | Mn | P | S | Mo | Cr | Nb、V、Ti、Cu、Ni 等 |
1 | 0.041 | 0.23 | 1.83 | 0.0070 | 0.0032 | 0.30 | 0.14 | 適量 |
2 | 0.045 | 0.23 | 1.86 | 0.0069 | 0.0023 | 0.22 | 0.23 | |
3 | 0.042 | 0.22 | 1.81 | 0.0068 | 0.0058 | 0.20 | 0.27 | |
4 | 0.039 | 0.22 | 1.84 | 0.0070 | 0.0054 | 0.16 | 0.31 |
按照不同Cr/Mo成分比和終軋溫度進行試驗,X80管線鋼獲得了優異的拉伸性能。析出相均為(Nb,Ti)(C,N)復合析出相,數量較少,以零星狀分散在基體上,顆粒直徑多超過150nm,析出強化效果不大。成分對Rt0.5有顯著性影響,終軋溫度對性能影響不顯著。
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