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管线钢主要性能要求包括高强度、高韧性、良好的焊接性能、良好的抗氢致裂纹(HIC)和应力腐蚀断裂(scc)性能。 由于合金成分和轧制工艺的不同，管线钢组织有三种典型的类型：(1)铁素体-珠光体型，X70及以下管线钢都属于这种类型；(2)针状铁素体和超低碳贝氏体型，这类钢通过徽合金化和控制轧制，综合利用细晶强化、微合金化元素的析出强化与位锗亚结构的强化效应，使钢的强度级别提高，例如X80；(3)低碳索氏体型，采用淬火+回火的热处理工艺，通过形成低碳索氏体组织来达到高强韧性的配合。不同钢级管线钢冲击韧性、强度和组织状况如图6-2所示。 传统的正火态X60管线钢的显微组织为铁素体+带状珠光体，晶粒较为粗大（ASTM7 -8级）。X70钢的组织较为均匀，铁索体晶粒较为细小（ASTM10～11级）。与传统的管线钢（X70及X70以下钢级的管线钢）相比，通过TMCP和随后的加速冷却，X80管线钢的晶粒更加细小，显微组织以针状铁索体为主。而X80钢的晶粒度为ASTM12～13级，组织为针状铁索体。 但是，不同成分、不同工艺生产的同等级管线钢的组织特征也可能存在一定的差异。图6-3为X60、X65、X70、X80管线钢的不同显微组织。 X60(板厚6.4 mm)的显微组织为多边形铁索体PF+针状铁素体AF+珠光体，晶粒度12～13.5级，带状组织1.0级； X65(板厚6.4 mm)的显微组织为多边形铁索体PF+针状铁索体AF+珠光体，晶粒度12.5—13.5级，带状组织1.0级； X70(板厚14.7 mm)的显微组织为多边形铁素体PF+针状铁索体AF+少量其它组织（M/A岛、退化珠光体等），晶粒度13.5级，带状组织1.0级； X70(板厚14.6 mm)的显微组织为多边形铁素体PF+针状铁素体AF+岛状组织，晶粒度13～14级，带状组织1.0级； 通过TMCP和随后的加速冷却生产的管线钢中针状铁素体组织，由带有高位错密度的板条铁素体晶体组成，若干F板条平行排列构成板条束。 郑琳等研究了管线钢的组织、性能及析出物、亚晶等精细结构。该X70管线钢的成分（质量分数）为0.04% 0-0.20% Si-1.60% Mn-0.008%P-0.002% S-0.20% Cu-0.20% Ni-0.25% Mo-0～0.10% Nb，厚度12mm。 该钢组织为针状铁素体和部分多边形化的块状铁素体，晶粒度不小于12.6级。图6-5c显示了在其铁素体基体上均匀分布着20—80 nm的方形和矩形析出相，其中以20～40 nm的析出相为主，这些析出相主要为奥氏体中析出的铌的碳氮化合物，它起到了阻止奥氏体晶粒长大和抑制奥氏体再结晶的作用，使形变奥氏体中存在高密度的位错和形变带，这些位错和形变带有利于相变过程中针状铁索体形成及保证铁素体中含有一定的位错密度。图6-5d显示了X70钢的针状铁素体组织中的亚结构，主要为含有高密度位错的针状和胞状亚晶组织，在粗大的针状和块状组织中，分布着多根相互为小角界面的细小针状亚结构，这些细小针状亚结构的宽度为0.5～1μm。 |
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发表于 2017-6-9 16:52:27