管线钢落锤撕裂性能影响因素的研究开题报告-ustb.doc

北京科技大学 硕士学位论文开题报告 论文题目：管线钢落锤撕裂性能影响因素的研究 学　　　　号：_________________________ 作　 　者：_________________________ 指 导 老 师：_________________________ 专 业 名 称：_________________________ 2008年11月11日 目录 1 课题来源、研究的背景及意义 1 1.1 课题来源 1 1.2 研究背景及意义 1 1.2.1 管线钢简介 1 1.2.2 管线钢实际断裂行为评估标准的发展 2 1.2.3 南钢管线钢生产过程中遇到的问题 4 2 文献综述 5 2.1 DWTT过程中金属的变形与断裂特点 5 2.1.1 DWTT过程中金属变形特点 5 2.1.2 DWTT过程过程中金属的断裂特点 5 2.2 金属低温脆性及其影响因素 6 2.2.1 金属低温脆性的定义及其评价方式 6 2.2.2 低温脆性的影响因素 6 2.3 钢中砷元素对钢性能的影响 8 2.3.1 钢中砷元素的来源及其危害性 8 2.3.2 砷元素对钢的低温脆性的影响 10 2.3.3 以前研究人员对钢中砷元素的研究 11 3 课题研究内容、方案及时间安排 13 3.1 研究内容及方案 13 3.1.1 落锤性能不合格原因的探索内容 14 3.1.2 改善产品性能的思路和方案 15 3.2 研究计划及时间安排 16 4 参考文献 17 课题来源、研究的背景及意义 课题来源 南京钢铁厂管线钢在落锤撕裂实验过程中出现了韧性区剪切面积比（SA）未能达标的问题，针对此问题建立了该课题。 研究背景及意义 管线钢简介 一般来说，制造石油、天然气集输和长输管用的中厚板和板卷被称为管线用钢。其中，中厚板用于制成厚壁直缝焊管，而板卷用于生产直缝电阻焊管或埋弧螺旋焊管。石油和天然气资源是社会发展的重要基础，也是国民经济的重要组成部分。随着中国经济的高速发展，国内石油消费也在急剧攀升，以约5倍于国内石油产量增长速率高速增长，2004年我国原油消费总量达到3.09亿t，比2003年增加了4200万t，增长速率15.7%，高于2000年以来的平均增长速率510%，国内石油供需缺口加大；2005年对境外石油的依存度达42.9%[1]，供求矛盾突出，形势日益严峻。 面对严峻形势国家制订了稳定东部，发展西部，大力发展天然气和国际化经营的油气资源政策，开展了“西气东输”等油气工程。在这些工程的建设中已经开始大量使用管线钢材料，这是由于在油气能源输送中管道输送具有经济性、安全性、连续性等优点。随着油气需求的提升，对运输油气的管道材料提出了更为严格的经济性要求，油气管道开始向大管径高压力方向发展，促使管线钢向高强度高韧性发展[2-4]。如今，管线钢的研究和开发成为低碳微合金钢的经久不衰的研究热点[5]。 自二战以来，随着所输送介质、输送压力以及自然环境的不断变化，管线钢的要求及钢级也在不断地提高。从高钢级管线钢的开发使用上看，20世纪60年代初期X60管线钢开始投入使用；到80年代，X70钢就逐渐被引入工程建设中；90年代X80钢开始在一些管线中投入试用；最近几年，国外一些厂家也加强了X100和X120钢级的开发工作。目前，国际管线钢最高强度等级已经发展到了X120。管线钢实际断裂行为评估标准的发展 由于管线钢主要用于天然气管道和煤气石油的输送，这些资源的分布具有一定的地域性，如在我国多分布在海底和西部地区，运输这些资源常常需要经过海底、寒带或者戈壁，因此抗低温脆性断裂能力成为生产制造管线钢的重要标准。 对低温脆性的评估传统上是使用夏比摆锤式冲击试验主要是通过测试冲击吸收功AK来判断材料的韧脆程度，但是冲击吸收功AK并不能真正反映材料的韧脆程度，摆锤在冲击的时候有一部分功消耗于试样的掷出、机身的振动、空气阻力 用试验室的落锤撕裂实验（Drop weight tear testDWTT） 1—V型缺口试样夏比冲击试验结果；　2—DWTT结果； 3—全尺寸实物爆破结果 图1.2 夏比冲击、DWTT和实物气体爆破的SATT曲线[12] 由于落锤试样是全厚度试样，尺寸比夏比冲击试样大，因此夏比冲击只能表征钢板局部的韧性高低，主要指起裂功的高低，而与止裂性能没有必然的联系。对于管线钢，不仅要求起裂功要高，还要求裂纹出现后不会迅速扩展，这对管线钢的安全性至关重要，而在落锤试验中，落锤撕裂面积主要表征管线钢的止裂韧性，这是与夏比冲击试验相比较落锤试验最大的先进之处。在1968年，DWTT被API组织正式采纳，从此，DWTT的结果被广泛应用于对管线钢的断裂进行控制和预测，并用其作为衡量管线钢抗低温脆性开裂的韧性指标之一。 DWTT是将轧制的钢板取样加工成30