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X70级抗硫化氢腐蚀管线钢组织调控及其性能的研究

当前,国内工程用耐腐蚀管线钢最高级别主要为X70级。针对国内西南地区

天然气开采对X70级抗H2S腐蚀管线钢的需求,本论文通过研究X70级抗硫化氢

腐蚀管线钢生产中控轧控冷轧制工艺和卷取温度对组织演变和性能的影响,以及

探究管线钢氢致裂纹产生因素,为工业生产抗HIC性能优异的X70级管线钢提供

理论指导意义。

本文主要针对两种含Nb量不同的钢进行研究,通过控轧控冷试验和热模拟

试验研究了含0.1%Nb的X70级抗H2S腐蚀管线钢的组织演变。结果表明,随着板

厚规格减小,钢中组织晶粒细化,强度提高,钢板厚度减小也有助于带状组织的形

成。

820℃终轧时发生铁素体相变,钢中大量形成多边形铁素体。热模拟试验结果

表明,多边形铁素体相变在y+a两相区发生,450℃模拟卷取过程中,多边形铁素

体形核可进一步长大；富碳贝氏体组织主要是在450℃模拟卷取过程中由碳化物

析出和相变所得的板条贝氏体组织组成。

系统研究了卷取温度对X70级抗H2S腐蚀管线钢组织性能的影响。结果表

明,820℃终轧时,0.1%Nb成分试验钢抗拉强度和屈服强度随着卷取温度的升高

而提高,低温冲击韧性下降,而0.05%Nb成分试验钢强度变化不大,低温韧性也下

降。

0.1%Nb成分试验钢在不同卷取温度下第二相粒子析出主要为在位错线上随

机沉淀析出的(Nb,Mo)C,部分区域观察到不同程度的相间析出。随着卷取温度的

降低,(Nb,Mo)C析出速率减小,析出量减少,粒子平均尺寸增大。

采用国标GB8650—2006试验方法对X70级抗H2S腐蚀管线钢抗HIC性能进

行了研究。研究结果表明,0.1%Nb和0.05%Nb成分试验钢抗H2S腐蚀性能良好,

裂纹敏感率(CSR)、裂纹长度率(CLR)和裂纹宽度率(CTR)数值均符合标准要求。

马氏体奥氏体岛状(M-A岛)组织与氧化铝(Al2O3)和AlSiCa系复合夹杂物等

是导致0.1%Nb试验钢产生HIC的主要因素。