【摘 要】
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世界能源消耗持续上升,未来几十年原油和天然气仍将占到能源总需求的三分之二。管线是长距离运输原油、成品油、天然气等物质的最便捷、经济、环保和安全的方式,它的高速建设将保障油气市场的持续稳定供给。长距离管道运输途经的地理环境复杂,使管线易受温度、湿度等多方面因素影响。因此,管线钢朝着高强韧性、高耐蚀性的方向发展。X70作为一种高钢级管线钢其应用范围十分广泛。传统X70级管线钢中需添加昂贵的合金元素Mo
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世界能源消耗持续上升,未来几十年原油和天然气仍将占到能源总需求的三分之二。管线是长距离运输原油、成品油、天然气等物质的最便捷、经济、环保和安全的方式,它的高速建设将保障油气市场的持续稳定供给。长距离管道运输途经的地理环境复杂,使管线易受温度、湿度等多方面因素影响。因此,管线钢朝着高强韧性、高耐蚀性的方向发展。X70作为一种高钢级管线钢其应用范围十分广泛。传统X70级管线钢中需添加昂贵的合金元素Mo,导致其生产成本增加。为了降低资源依赖、能源消耗,本文旨在通过“减量化的成分设计”+“高温轧制”+“超快冷工艺”设计出节约型X70级管线钢,在不添加Mo的条件下,通过新一代TMCP技术,完成X70管线钢的减量化生产,其具有光明的使用前景。在此背景下,本文的主要工作内容及研究结果如下:(1)利用热模拟机进行单道次和多道次压缩实验,对实验钢的动态再结晶行为进行研究。结果表明,变形温度越高,越容易发生奥氏体动态再结晶。此外,随道次间隔时间变长,未再结晶温度降低。(2)采用热膨胀法对实验钢的连续冷却相变行为进行研究,分别绘制静态和动态CCT曲线。结果表明,变形后的奥氏体具有更高的相变开始温度,更易生成高温转变产物。无论是否有变形发生,冷却速率增大,晶粒尺寸逐渐变得细小。变形后的奥氏体以较大的速度冷却时可以保留硬化状态的奥氏体,起到晶粒细化的作用。(3)通过热模拟研究工艺参数对实验钢组织的影响,结果如下:①随变形量增加,更易生成高温相变产物;②随冷却速度增大,更易生成低温相变产物,且晶粒逐渐细化;③随两阶段冷却条件下的超快冷终冷温度降低,高温相变产物逐渐变少,低温相变产物变多;④超快速冷却下700℃卷取,大量多边形铁素体生成,600℃以下卷取则不再生成;⑤在500℃卷取时,卷取冷速对实验钢组织没有明显影响。此外,对实验钢铁素体区(600℃)的相变和析出行为随保温时间的变化规律进行研究。结果表明,随保温时间延长:铁素体百分含量显著增多,超过1000s以后组织变化不大;析出粒子的数量增加,尺寸稍有长大。(4)通过实验室热轧实验,分析了不同冷却速率、终冷温度对组织和性能的影响。结果表明,终冷温度相同时,相对于层流冷却,超快冷工艺可以显著提升实验钢的强度。当轧后冷速一定时,随着终冷温度降低,实验钢的强度也显著增加。新一代TMCP技术的应用可以显著提高X70管线钢的强韧性。
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