双相显微组织超高强度管线钢的发展

为开发具有高可变形性的高强管线钢,日本JFE钢铁公司对此进行了大量的研究,而提高钢材可变形性的主要技术之一是双相显微组织结构控制。通过采用进行控制轧制和加速冷却的热机械控制工艺（TMCP）可获得具有铁素体一贝氏体显微组织的中厚板。低碳无硼钢在控制轧制后的冷却过程中可形成铁素体,而具有超高冷却速度的快速冷却可使钢的强度达到X120级。在快速冷却后采用在线热处理工艺还可提高基材的夏比冲击功。日本JFE公司通过控制双相显微组织已试生产了X120级高可变形性的管线钢。     

高钢级管线钢X100的研究

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等研究了两种成分的X100管线钢的力学性能、显微组织、晶粒取向及析出物。实验结果表明,采用高铌+钼组合不含硼的X100管线钢更易在高强度和良好低温韧性之间获得平衡,通过控轧控冷工艺研发出的X100管线钢具有粒状贝氏体、针状铁素体和少量下贝氏体的最优化组织,铁素体晶粒尺寸约3μm,钢中大量弥散的纳米级析出物和高密度位错也起到了良好的强化作用。     

B对X100/X120高强度管线钢连续冷却相变组织的影响

 利用热模拟技术（DIL805A热膨胀仪）和显微分析方法,对不同成分体系X100/X120高强度管线钢在连续冷却转变下的显微组织的变化规律进行了研究。研究结果表明,对于无B钢,随冷速增加,组织中依次出现多边形铁素体(PF)、粒状贝氏体(GB)、贝氏体铁素体(BF)和马氏体(M)。B元素的添加使得管线钢相变开始温度降低到500℃左右,抑制了多边形铁素体的形成,促进了贝氏体的形成。为了获得高级别管线钢X100的复相组织,无B钢的冷却速度应控制在20~30℃/s,而含B钢的冷速只需控制在5~15℃/s,简化了冷却工艺。     

高应变用途双相显微组织超高强度管线钢的开发

为开发具有更高变形性能的高强度管线钢开展了广泛的研究,提高变形性能的关键技术之一是双相显微组织的控制。通过应用热机械控制轧制工艺(TMCP),即控制轧制加快速冷却的工艺,可以得到具有铁素体-贝氏体显微组织的钢板。采用了低碳无硼钢,以便能够控制轧制后的冷却和以最大冷却速率的快速冷却过程中形成铁素体,提高强度到X120级别。在快速冷却后还采用了在线热处理工艺,以提高基体材料的夏比冲击功。通过双相显微组织控制进行了X120高变形性能管线钢的试生产。本文介绍了X120管线钢的显微组织和力学性能。     

2250热连轧生产高级别管线钢的工艺控制与组织性能

本文以X80管线钢为例,对2250热连轧生产高级别管线钢的成分设计及工艺控制进行了阐述。对生产的X80级高级别管线钢的力学性能、显微组织、析出物进行了分析研究。结果表明：2250热连轧生产的厚度规格为18.4mm的X80高级别管线钢力学性能优良,平均屈服强度为655MPa,平均抗拉强度为750MPa,屈强比为0.87,-20℃条件下平均冲击功为300J,-15℃条件下DWTT平均纤维断面率为95％。通过对显微组织进行观察发现X80级高级别管线钢的显微组织主要为粒状贝氏体加针状铁素体组织,析出物分布均匀,尺寸约在20nm左右。     

超低碳微合金X100管线钢CO2焊焊接接头的组织和性能

 采用CO2焊接方法焊接X100管线钢,分析了不同焊接工艺下焊接接头组织和性能的变化特征。随着焊接热输入的增加,焊接接头的屈服强度和抗拉强度降低,焊缝和热影响区处的冲击吸收功呈现先增大后减小的变化趋势,而焊缝组织均以针状铁素体（AF）为主。焊接热输入为1.17 kJ/mm时,粗晶区的显微组织主要是贝氏体铁素体（BF）,强韧匹配性最为优异;当热输入增加至1.91 kJ/mm时,粗晶区的组织除了BF外,还出现了粒状贝氏体（GB）,强韧水平明显降低。综合考虑,可将1.17 kJ/mm作为X100管线钢CO2焊接时的最佳热输入。     

具有优异低温韧性的API X80级别电阻焊接管线钢

介绍X80电阻焊接(ERW)管线钢的本质和特点。厚壁高强管线钢将越来越多地用于高压管线,以提高天然气和石油的输送效率,为了提高X80热轧板卷的材料性能,研究了显微组织、化学成分对强度和韧性的影响。基于此结果,采用热机械控轧工艺(TMCP)技术开发了具有细小析出物和非粗大珠光体或马氏体的超低碳贝氏体铁素体钢,获得了低温用途基材和焊缝性能的良好平衡。     

X80—X100级管线钢的开发

1　前言过去几年 ,不断提出了增加管线钢材强度的要求 ,不断增高强度的同时也需要改进韧性。图 1扼要描述了管线钢材和生产工艺的开发历程。图 1　管线钢的发展历程70年代 ,TMCP控轧工艺代替了热轧和正火。通过 Nb和 V的微合金化和降低 C含量 ,TMCP工艺可以生产上至 X70级的钢板。包括TMCP工艺及紧随其后的快速冷却工艺在内的改进工艺方法于 80年代崭露头角。采用这一工艺 ,只要进一步降低碳含量 ,即能生产更高强度的材料 ,例如 X80级 ( GRS550 ) ,它有很好的野外焊接性能。厚≤ 2 5mm的 F(铁素体 ) - B(贝氏体 )组织的 X80级钢板…     

X100管线钢开发实践

根据高强度管线钢发展趋势,参考API SPEC 5L-2007《管线钢管规范》和中国石油天然气集团公司《天然气输送管道X100钢级螺旋缝埋弧焊管用热轧板卷技术条件》要求,邯钢公司制定了X100管线钢热轧卷板生产试制的技术要求。通过化学成分、冶炼、控轧控冷工艺设计,邯钢公司试制生产的X100管线钢在2250热连轧生产线热轧卷板具有较高的强度和良好的低温韧性,金相组织检验为"板条贝氏体+粒状贝氏体"组织,产品的各项力学性能达到了设计要求。     

X70级大壁厚海底管线钢板的研制开发

介绍了舞钢研制X70级海底管线钢板的成分设计思路、工艺控制及产品实物性能。通过低碳、铌钛微合金化、复合添加镍钼等合金元素的成分设计以及合理的TMCP工艺控制,得到比例合理的软相多边形铁素体和硬相贝氏体组织,生产出屈强比控制在0.85以下的30.8 mm厚度X70级海底管线钢板。钢板经过卷制、焊接、检测,完全符合深海天然气输送用管线钢的要求。     

Effects of Rolling Processes on Bainite and Mechanical Properties of Ultra-High Strength Pipeline Steel

Ultra-high strength pipeline steels were rolled by thermal mechanical controlling process (TMCP),and effects of the volume fraction,the size and microstructure morphologies of three different bainite (AF,GB and LB) on mechanical properties were investigated by optical microscope.The results showed that,X120 ultra-high strength pipeline steel was rolled through the reasonable thermal mechanical controlling process (TMCP),and the yield strength and the low temperature charpy impact energy (-30℃) were higher than 840MPa and above 230J,respectively,meanwhile,the ratios of tensile strength to yield strength were lower below 0.82.As for X100 pipeline,of which the mechanical property were higher than that by X100 pipeline steel of ISO standard,yield strength of the steel was 715 MPa,ultimate tensile strength 963 MPa,impact energy 282J,and yield ratio 0.74.     

Microstructure and Mechanical Properties of Nb-Microalloyed X100 High Deformability Pipeline Steel

A low carbon Nb-microalloyed high deformability pipeline steel with X100 grade has been processed by TMCP and followed two-stage cooling process.The microstructure is characterized by ferrite/bainite multiphase.The effective grain size is 1.85μm in average.The volume of ferrite is about 10-15% and the grains sizes are mostly less than 5μm.The bainite consists of granular-bainite and lath-bainite,with M/A islands finely dispersed.The longitudinal tensile yield strength,uniform elongation,yield ratio are 647MPa,7.6% and 0.78,respectively.Ferrite/bainite multiphase have large strain hardenability that resulting high strength and high deformability combination.Precipitation of Nb also improves the strength and uniform deformability by precipitation strengthening and grain refinement.     

X80抗大变形管线钢的生产工艺与组织性能研究

设计了X80级抗大变形管线钢的合金成分,采用TMCP热轧及轧后两阶段控制冷却技术,完成了试验室制备并实现了工业试制。利用SEM、TEM和拉伸、冲击实验等分析方法研究了不同冷却条件对组织与性能的影响。研究结果表明,采用空冷+水冷两阶段冷却工艺后可得到铁素体+贝氏体双相组织的X80抗大变形管线钢,当加速冷却中终冷温度为450℃、冷却速度为20℃/s时,组织中铁素体与贝氏体相得到最佳配比,M/A相尺寸约为1μm,组织均匀性良好,试样得到最优的强度塑性匹配。     

X100管线钢的组织、性能及再结晶规律

分析了X100管线钢动态再结晶规律,并绘制了X100管线钢的奥氏体动态再结晶图。在实验室进行了X100管线钢的试制,结果表明:在实验室试制的X100管线钢,屈服强度达到了800MPa,抗拉强度达到了925MPa,并且冲击性能优良,各项性能指标均超过了API标准要求。用SEM对X100管线钢的金相组织进行观察,发现其典型组织为粒状贝氏体,并有少量的贝氏体铁素体。用TEM对其M-A岛形貌进行观察,发现M-A岛宽度约为300nm。     

Experimental Research of Vanadium-Microalloyed X100 Pipeline Steels

In order to develop X100 pipeline steels with high strength and low temperature toughness,the steel bearing vanadium has been studied in the laboratory.The continuous cooling phase transformation behavior of the steel under deforming condition was investigated.The microstructure of the steel at different cooling rates was observed by microscope.Finally,by proper producing processes,the X100 pipeline steel was developed successfully in lab.The composition,processes,microstructure and properties have been analyzed and discussed.Experimental research results showed that the strength of X100 steel can be improved by reducing the cooling stop temperature.The tempering treatment after TMCP can improve the strength of vanadium-microalloyed X100 steel too,without change of the impact toughness.     

高级别厚规格X80管线钢研制开发

介绍了采用低碳成分设计和TMCP工艺开发X80钢级石油输送管用热轧卷板的关键控制技术和工艺路线。通过低碳多合金强化等微合金化的成分设计、控制钢水的纯净度和板坯的偏析,采用合理的两阶段控制轧制及控制冷却工艺,可以得到针状铁素体＋贝氏体组织。检测指标表明：强度指标和低温韧性等各项力学性能良好,满足中石油＂西二线＂管道工程用热轧卷板技术条件,制管后管体取样各项指标良好。     

焊接热输入对X90管线钢CGHAZ组织和冲击性能的影响

采用焊接热模拟技术、显微组织分析和冲击试验的方法,研究焊接线能量对X90管线钢粗晶热影响区组织和力学性能的影响规律。结果表明,不同线能量下试验钢的组织均为板条贝氏体(LBF)和粒状贝氏体(GBF),线能量为25 kJ/cm时,试验钢的组织主要为LBF,冲击功较高;随着焊接线能量的增加,GBF增加,晶粒粗化,韧性显著下降。     

高级别管线钢等温相变动力学研究

以X80、X100、X120管线钢为例,对高级别管线钢的等温相变规律进行了研究。利用热膨胀仪对X80、X100、X120级管线钢的等温相变规律进行研究,绘制了相应的TTT曲线,并结合贝氏体动力学进行分析。结果表明：3种级别管线钢等温相变后的组织差别不大,均以粒状贝氏体为主,有少量的板条贝氏体,板条均匀平直。X120管线钢的相变激活能为115.971kJ/mol,X100管线钢的相变激活能为104.388kJ/mol,X80管线钢的相变激活能为84.596kJ/mol。     

热连轧X100管线带钢应变时效行为

 利用SEM、TEM、EBSD和多功能内耗仪研究了应变量和时效温度对热连轧X100管线钢显微组织和力学性能的影响,及其时效过程的内耗行为。结果表明：应变量小于2%时,仅有块状铁素体发生明显变形;当应变量大于3%时粒状贝氏体呈现出明显变形。随着应变量增加铁素体板条内部位错密度增加,并且形成许多亚结构,大角度晶界数量显著减小,韧性显著下降;随着时效温度升高,抗拉强度和屈服强度都呈上升趋势,应变量对强度的影响大于时效温度的影响。内耗试验证实,X100管线钢时效强化主要归因于游离态的C 原子对位错的钉扎作用。