高強度海洋平臺用鋼的強韌化機理研究及產(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，保證鋼板的高強高韌性以及抗層狀撕裂性能是未來海洋平臺用鋼的發(fā)展方向。本文在863計劃項目“海洋石油平臺用高強度、厚規(guī)格鋼板生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)及原理”支持下，以東北大學與首鋼組成聯(lián)合研發(fā)中心開發(fā)厚規(guī)格海洋平臺用鋼科研項目為背景，進行了低成本TMCP工藝生產(chǎn)海洋平臺用鋼熱加工過程的組織演變機理研究和產(chǎn)品開發(fā)，研究

2、結(jié)果用于指導現(xiàn)場工業(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鋼四種實驗鋼為研究對象，研究了變形溫度、變形量及應(yīng)變速率對實驗鋼再結(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)生奧氏體動態(tài)再結(jié)晶，通過回歸確定了動態(tài)再結(jié)晶激活能和變形抗力模型。根據(jù)雙道次壓縮實驗確定了等溫時間內(nèi)靜態(tài)再結(jié)晶行為，微合金鋼的形變誘導析出使再結(jié)晶曲線上出現(xiàn)平臺，并確定了靜態(tài)再結(jié)晶激活能，建

3、立了靜態(tài)再結(jié)晶動力學模型。
　　(2)對C-Mn鋼、Nb-Ti鋼、Nb-V-Ti鋼和高Nb鋼四種實驗鋼的連續(xù)冷卻相變行為進行了研究，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;當冷卻速度小于5℃/s時，C-Mn鋼、Nb-Ti和Nb-V-Ti鋼奧氏體變形促進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，促進了晶內(nèi)形核的粒狀貝氏體相變。當冷卻速度較高時，四種鋼的奧氏體變形均抑制了上貝氏體相變，而促進了針狀鐵素體相變。
　　(3)對Nb-Ti鋼，Nb-V-Ti鋼和高Nb鋼三種實驗鋼在控軋控冷中微合金元素的析出行為進行了研究，分析了軋后冷卻路徑和回火工藝對析出物的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明，加熱時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、存在大量細小粒子，有利于析出強化。軋后兩段式冷卻和回火工藝有利于細化析出相尺寸和增加析出相數(shù)量。
　　(4)對E36-Z35和E40-Z35鋼進行了實驗室熱軋實驗，確定了低成本海洋平臺用鋼的化學成分和控軋控冷工藝參數(shù)，并在首秦現(xiàn)場條件下進行了工業(yè)軋制實驗。結(jié)果表明，開發(fā)的低成本海洋平臺用鋼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，各項指標均滿足船級社認證要求。
　　(5)分析了Ni含量和冷卻