高級別管線鋼熱處理工藝研究.pdf

1、隨著全世界對能源需求的不斷增加，石油和天然氣在一些邊遠(yuǎn)地區(qū)被發(fā)現(xiàn)和開采，長距離的油、氣運(yùn)送難免會(huì)經(jīng)過氣候條件惡劣、地質(zhì)條件復(fù)雜的地帶，這就要求管線鋼具有高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕和優(yōu)異的變形能力等良好的力學(xué)性能。管線鋼一般是通過控軋控冷(TMCP)工藝制備的，具有較好的力學(xué)性能，但熱處理可以進(jìn)一步改善管線鋼的力學(xué)性能。本研究首先通過Gleeble-3800熱模擬試驗(yàn)機(jī)，建立了低碳高強(qiáng)度管線鋼的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)CCT曲線，為制定軋制工藝及熱處理工藝

2、奠定理論基礎(chǔ)。然后根據(jù)CCT曲線圖，以高錳和低錳管線鋼為研究對象，研究不同溫度熱處理后的微觀組織和力學(xué)性能。研究結(jié)果如下:
　　利用Gleeble-3800熱模擬試驗(yàn)機(jī)、金相顯微鏡和維氏硬度計(jì)繪制了低碳管線鋼的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)CCT曲線。結(jié)果表明:在低冷速時(shí)，靜態(tài)試樣組織為鐵素體(F)和貝氏體(B)的混合組織，動(dòng)態(tài)試樣不產(chǎn)生鐵素體組織。隨冷速增加，試樣的硬度增大，板條貝氏體(BF)明顯，并且馬氏體(M)組織逐漸增多，試驗(yàn)鋼的相轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)

3、降低，馬氏體相變點(diǎn)升高。軋后冷卻速度在10～30℃/s時(shí)可以得到具有良好組織的管線鋼。
　　運(yùn)用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、拉伸試驗(yàn)機(jī)、夏比沖擊試驗(yàn)機(jī)和維氏硬度計(jì)，研究了由TMCP工藝制各的C-Mn-Mo-Ni-Nb-Ti-V系低碳高錳管線鋼，經(jīng)950℃淬火和560～640℃回火的調(diào)質(zhì)工藝處理后的微觀組織及力學(xué)性能變化。結(jié)果表明:軋態(tài)鋼板以針狀鐵素體(AF)組織為主，主要含有大量細(xì)小均勻的粒狀貝氏體(GB)組織，有良好的強(qiáng)韌性。調(diào)

4、質(zhì)后，試驗(yàn)鋼獲得板條貝氏體及鐵素體的復(fù)相組織，隨回火處理溫度的升高，板條貝氏體回復(fù)作用逐漸加強(qiáng)，相鄰板條逐漸合并，致使組織粗化。試驗(yàn)鋼經(jīng)950℃淬火+640℃回火后，其強(qiáng)度下降，韌性和塑性明顯提高，伸長率為26.9％，-20℃夏比沖擊功為392J，斷口剪切面積達(dá)到100％。
　　利用微觀組織觀察、力學(xué)性能測試及EDS測試研究了650～850℃熱處理對TMCP工藝制備的低碳低錳管線鋼微觀組織及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:軋態(tài)鋼板的組織

5、以針狀鐵素體(AF)為主，有良好的強(qiáng)韌性能。經(jīng)650℃高溫回火后M/A島分解并球化，貝氏體發(fā)生回復(fù)和部分再結(jié)晶，大量析出物彌散分布，強(qiáng)度稍有提高，韌性略有降低。經(jīng)700～800℃雙相區(qū)加熱空冷后的顯微組織由鐵素體和不規(guī)則的M/A或貝氏體組成。700℃熱處理抗拉強(qiáng)度升高到778MPa，但-40℃沖擊功依然高達(dá)132J，拉伸曲線表現(xiàn)出連續(xù)屈服行為。750℃熱處理后強(qiáng)度降低，沖擊功提高至302J，伸長率提高至22％，具有很好的塑韌性。850℃