针状铁素体X70管线钢生产实践

通过对供翼宁管线工程用针状铁素体X70的生产实践,积累了大量的生产资料和生产经验,提出了适合本钢的生产工艺路径、成分设计思想及技术手段,为全面了解本钢的生产实际情况及今后大批量生产针状铁素体X70管线钢打下了良好的基础。     

X70针状铁素体管线钢析出相

用透射电镜研究了X70针状铁素体管线钢中的析出相．一种是以TiN为主、尺寸较大(50nm～1μm)、外形规则、几乎呈立方体的Ti (Nb) NC复合析出相,其中Ti/Nb比值处于5～12之间．另一种是以NbC为主、尺寸十分细小(小于20nm)、形态为圆形或椭圆形的Nb (Ti) C复合析出相,Nb/Ti比值处于1～6．37之间,衍射分析结果表明其为多晶粒构成．分析表明,尺寸较大的方形析出相在1150℃的温度时已经存在,并且在热模拟过程中变化不大．细小圆形析出相绝大部分是在1100～900℃之间析出,而且与基体保持共格或半共格的关系．V的析出不明显,其作用相对较弱．高温热塑性曲线的测量结果显示,在没有变形情况下,1050℃时析出相开始析出,900～850℃之间析出量达到最大．     

X70管线钢控轧工艺与组织性能关系的研究

本文通过对舞钢生产XTO管线钢组织和力学性能的分析，研究了不同控轧工艺下的组织与性能之间的关系，认为获得细小均匀的以针状铁索体为主的混合组织，有利于使XTO钢具有良好的综合力学性能。结合舞钢实际，提出了较合理的工艺参数。     

X70管线钢微观组织分析

X70管线钢的微观组织表现为多种类型混合组织,主要有多边形铁素体、块状铁素体(准多边形铁素体)、针状铁素体、粒状贝氏体、珠光体和M/A岛等.各类组织的比例随加工工艺不同变化较大.提高冷却速度和降低终冷温度可以增加针状铁素体的比例.冷却速度较低(2℃/s)时,组织中出现明显的珠光体.     

针状铁素体对含铌HRB400钢筋屈服行为的影响

对比研究成分为20MnSiV和16MnVNb的HRB400钢筋的屈服行为,在同一轧制工艺条件下,与含钒钢筋相比,含铌钢筋应力-应变曲线没有明显的屈服平台。对试验钢的化学成分、显微硬度进行测试分析,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对试验钢的微观组织进行观察。结果表明,20MnSiV试验钢组织主要为铁素体＋珠光体组织,16MnVNb的组织为等轴状铁素体＋珠光体＋针状铁素体,其中针状铁素体周围珠光体退化明显。针状铁素体的显微硬度介于珠光体与铁素体之间,其内部存在高密度位错。针状铁素体组织的大量存在是导致含铌HRB400钢筋无屈服平台的原因。     

X70管线钢的成分设计及其轧制工艺的控制

根据低碳-锰(Mn)-铌(Nb)合金系针状铁素体钢进行成分设计,并从加热温度、变形量、终轧温度、冷却速度和卷取温度等参数对轧制工艺加以控制,在本钢2300热连轧机组生产线一次试轧X70管线钢获得成功。检验结果表明,所生产的X70管线钢是以针状铁素体组织为主,并具有良好的机械性能。     

X70级针状铁素体类管线用钢板的生产研究

根据X70管线用钢的技术要求,进行了实验室研究和现场生产试验.确定采用低碳、低硫磷和Nb、V、Ti、Mo等微合金化成分;在试验中,分别采用三阶段控制轧制和二阶段控制轧制＋轧后快冷技术,并对这两种工艺进行了分析与比较.最终采用二阶段控制轧制＋轧后快冷技术进行试生产,获得了具有高强度、高韧性针状铁素体组织的X70管线钢.     

铌在X70管线钢热轧卷板中的应用

采用低碳高铌C-Mn-Mo-Nb系或C-Mn-Cr-Nb系,同时结合纯净钢冶炼连铸工艺和热机械轧制工艺等技术,在鞍钢ASP流程开发出X70管线钢热轧卷板。其产品组织为针状铁素体组织,具有高强度、高韧性、良好焊接性能和抗HIC性能,制成螺旋埋弧焊管已应用于国家重点管线工程。     

铌对X80管线钢显微组织的影响

利用金相和透射电镜等分析手段对不同Nb含量的高强度X80管线钢的显微组织进行了分析,并利用萃取复型方法重点研究了两种钢中二次相粒子的析出行为。研究结果表明,低铌管线钢的显微组织主要由粒状贝氏体、板条贝氏体及少量M-A岛组成,而高铌管线钢中的主要组织为针状铁素体和M-A组元。析出相萃取复型分析结果表明,低铌管线钢中主要析出相为方形TiN粒子,而高铌钢中的析出相粒子主要由大尺寸的(Nb,Ti)C复合型粒子及大量弥散分布的小尺寸NbC组成。     

厚规格X70管线钢板的研发

简要介绍了安钢针对板坯较薄的情况,采用低碳-锰-铌-钼成分体系、独特的控制轧制工艺和控制冷却工艺在150 t转炉-3 500 mm炉卷轧机生产线成功研发21 mm厚度的X70管线钢,其金相组织和各项性能均优于西气东输二线用X70钢板的技术要求。     

多边铁素体对X70管线钢DWTT性能影响分析

借助光学显微镜和扫描电子显微镜研究分析了多边铁素体对X70管线钢DWTT剪切面积百分比SA%的影响。分析认为：含有15%左右细小的多边铁素体在X70管线钢中可导致裂纹尖端产生较大的塑性变形,并使裂纹尖端的应力得到松弛,阻止裂纹扩展,从而提高剪切面积百分比。     

不同冷却速率下X70管线钢铁素体相变的模拟

为更精确地控制及优化X70管线钢的目标组织,以经典相变理论模型为基础,建立了先共析铁素体周围的临界碳浓度与原奥氏体的碳浓度之间的数学模型,并采用逆向回归法确定了铁素体相变分数的关键性参数,经试验验证,模型具有良好的精度。结果表明：临界碳浓度满足C^k=1．8,关系;铁素体相变分数的关键性参数m=1．3,b1=0．026...     

X70管线用宽厚板包辛格效应的研究

针对制管过程中钢板的包辛格效应造成管体强度损失的问题,研究了国产X70管线用宽厚板在不同预变形量下的包辛格效应。试验结果表明：包辛格效应值最大为40MPa;随预变形量的增加,包辛格效应值增加,当预变形量达到1．00％～1．25％时,包辛格效应值达到最大,再增加变形量,包辛格效应值减小;屈服平台的存在减小了包辛格效应值;板厚越厚,包辛格效应现象越明显。     

X70管线钢的断裂韧性

对不同厚度和裂纹初始长度的X70管线钢三点弯曲试样进行了不同试验温度下的断裂韧性试验。试验和分析结果表明：随着试验温度降低，试样的破坏方式由韧性破坏向脆性破坏转换不同厚度试样的破坏断口均产生分层裂纹，分层裂纹的大小和数量与试样厚度有关，分层裂纹的位置与试验温度和裂纹初始长度有关；对于试验温度较低的脆性断裂，试样在破坏时产生的分层裂纹距主裂纹根部有一定距离，分层裂纹宽度较小且未充分张开，对厚度效应影响较小。对于试验温度较高时的韧性断裂，分层裂纹首先出现在主裂纹根部，试样破坏时分层裂纹宽度较大且充分张开，减小了试样的有效厚度。高强度、高韧性的X70管线钢由于分层裂纹的产生，其力学性能与具有普通强度和韧性的钢材的力学性能存在着明显的差异，普通金属材料的韧性试验方法和材料评价方法已不再适用，必须考虑管道壁厚、缺陷大小和环境温度的综合作用。