三种实验钢板的主要化学成分见表1。根据ASTMA370-2002和ASTMA370-2005标准在钢管距焊缝180°母材部位取横向拉伸和冲击试样,并在MTS810型拉伸机和JB-800型冲击机上进行试验。根据GB/T18658-2002(金属夏比冲击试验方法)取标准冲击试样,进行温度为20、0、-10、-20、-40和-60℃的系列冲击试验。落锤试样在管材距焊缝1/4部位取横向落锤试样(DWTT),试样尺寸为300mm×75mm×壁厚,缺口形式为标准压制V型缺口,实验设备型号为JL-30000,实验按API5L标准进行。试样经打磨抛光后,用2%硝酸酒精溶液侵蚀后进行金相和扫描电镜的微观组织观察。将透射电镜样品减薄至50μm以下,采用5%高氯酸无水乙醇溶液为电解液,在-20℃、50V下电解双喷减薄至穿孔,在JEM-200CX透射电镜下观察,工作电压为175kV。
表1 X100 级管线钢的化学成分(质量分数,%)
元素
C
Si
Mn
P
S
Cr
Mo
Ni
Nb
Ceq
Pcm
X100-1
0.043
0.23
1.86
0.0084
0.0016
0.21
0.29
0.46
0.038
0.497
0.191
X100-2
0.064
0.095
1.69
0.0078
0.0023
0.024
0.27
0.2
0.042
0.436
0.187
X100-3
0.049
0.25
2.00
0.012
0.003
0.32
0.33
0.46
0.052
0.556
0.213
生产厂家应根据自身的条件严格控制钢中S、P含量,有利于提高管材的韧性和塑性及断后伸长率,并且S、P含量的降低能够显著提高管材的低温韧性。
采用控轧控冷工艺可获得微观组织为粒状贝氏体+针状铁素体+M/A岛组织的X100级高强度级别的管线钢。但在保证微观组织的晶粒度满足标准要求的前提下,在奥氏体再结晶温度区轧制时,通过反复再结晶使原奥氏体晶粒尽可能细化,同时降低终冷温度,保证针状铁素体和粒状贝氏体组织晶粒细小,分布均匀。
X100-2管线钢管体的冲击韧性值较高,且低温区间冲击韧度下降幅度较缓慢,表现了良好的抗起裂性能。在减小粒状贝氏体和针状铁素体晶粒尺寸的同时,降低层片状M/A岛组织在晶间的聚集分布,以进一步提高管体的塑性变形能力,改善其低温韧性。
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