轧后冷却工艺对大输量X80M管线钢显微组织的影响.docx

1、摘要为保证大输量X80M管线钢高强度的同时进一步提高其低温韧性，实现强韧性良好匹配，采用Gleeble-3800型热模拟试验机对其进行模拟轧制研究。利用热膨胀法结合金相法建立X80M管线钢的动态CCT(ContinuousCoolingTransformation)曲线，并通过OM、SEM、硬度检测等分析方法，研究了冷速、终冷温度等冷却工艺参数对其组织和硬度的影响。研究发现，随冷速增大，其组织发生多边形铁素体(PF)+珠光体一粒状贝氏体(GB)一针状铁素体(AF)-贝氏体铁素体(BF)的转变，维氏显微硬度也逐渐增加；当冷速为1525°Cs时可获得以细小均匀AF为主和弥散分布MA(马氏体-奥氏体)岛组成的理想显微组织；终冷温度对其相组成有明显的影响，随着终冷温度的降低，M/A岛尺寸变小，数量增多，组织逐渐细化。将试验研究与生产实践相结合，最终设定工业化TMCP参数为终轧温度780+终冷温度360°C+冷速20°Cs,得到的X80M管线钢板卷具有高强度和优异低温韧性，满足其工程技术要求，并成功应用于西气东输四线重大管道工程。本研究为高强高韧管线用钢的研发提供了技术参考，有力支撑了国家重大管道工程的建设。2、关键词大输量X80M管线钢；CCT曲线；冷却速度；轧后冷却工艺；针状铁素体3、引言当前，中国中部和沿海地区对以天然气为代表的清洁能源的需求依然强劲。为大幅提高天然气长输管道输送能力及输送效率，降低其建设和运营成本，超大输量/大输量X80M管线钢己成为管道运输常用主流钢级。近年来，随着中俄东线及西气东输三线、四线等国内外重大管道项目的建设，大输量X80M管线钢及钢管得到了大规模应用。随着管道输送能力、输送压力的增加，大输量X80M管线钢向着更大直径、更大壁厚的方向发展。但随着直径、壁厚的增加，加之服役环境恶劣，不仅对其成分要求更加严格，其低温韧性的控制难度也大幅提升，如何在保证高强度同时提高其低温韧性尤其是低温DWn(落锤撕裂试验)性能，实现强韧性的良好匹配，已成为大输量X80M管线钢能否实现工程应用的技术难点。为了使大输量X80M管线钢获得较高的强韧性和止裂性能，一般要求其组织以针状铁素体(AF)为主。组织是影响性能的重要因素，采用不同控轧控冷TMCP生产工艺得到的管线钢显微组织不同，导致其性能存在较大差异。为了获得所要求的组织和性能，需要通过动态CCT曲线分析其连续冷却转变产物和相变规律，选择最合适的工艺规范，以便获得最佳显微组织，从而实现良好的强韧性匹配。因此，本文以大输量X80M管线钢为研究对象，通过热模拟试验、显微组织和硬度分析，建立其动态CCT曲线，进而确定能够显著改善其强韧性的最佳冷速范围。同时，通过热模拟冷却工艺研究了终冷温度对显微组织的影响，并采用最佳冷速和终冷温度进行了工业化生产。经检验，获得的产品具有高强度和优良的低温韧性，满足大输量X80M管线钢的工程技术要求，并成功应用于西气东输四线重大管道工程。4、精选图表1200时间/sMs马氏体转变起始温度。图4X8()V管线钢的动态CCT曲线260（a）AF+M/A岛组织；（b） AFTEM影貌：（C）M/A岛TEM形蜕；（d）、（e） DWTT宏观和儆观断"形税 图7 X80M管线钢的组织结构和DWTT断口形貌190180170-50510152025303540455055冷速/(CSl)图5不同冷速下X80M管线钢显微硬度变化5、结论1）随冷速的增大，大输量X80M管线钢组织由PF+P逐渐转变为贝氏体类组织。由CCT曲线可知，形成AF组织的冷速范围较宽，当冷速在1525°Cs时可获得以细小均匀AF为主和弥散分布的M/A岛组成的理想显微组织。2）随冷速的增大，大输量X80M管线钢的维氏显微硬度逐渐增加。当冷速在0.22.0°Cs内，硬度快速增加；在1025°Cs冷速范围内，硬度变化不大,显微组织无明显变化；当冷速大于25°Cs时，硬度又明显上升。3）热模拟冷却工艺试验结果表明，终冷温度对大输量X80M相组成有明显的影响。最佳终冷温度范围为330390,此时在能够保证其具有足够数量AF组织的同时实现强韧性的良好匹配。4）将试验研究与工业实践相结合，在工业化TMCP参数为780终轧+360终冷+20°Cs冷速下，获得的X80M管线钢板卷组织以典型的AF类型为主，M/A岛细小弥散分布于铁素体晶界或晶粒内部，具有高强度和高韧性，产品满足工程技术要求，并成功应用于西气东输西线重大管道工程，有力支撑了国家重大管道工程的建设。