X80管線鋼具有高強度、高韌性、易焊接性及低溫動態(tài)止裂性能,被廣泛應(yīng)用到西氣東輸干線工程中。Mo是生產(chǎn)高級別管線鋼添加的主要微合金元素,添加Mo元素后管線鋼的再結(jié)晶溫度在930℃左右,而生產(chǎn)要求其精軋入口溫度低于920℃,這樣才能保證精軋在未再結(jié)晶區(qū)軋制,不會出現(xiàn)混晶組織。
據(jù)資料介紹:微合金元素Nb可以大幅度提高再結(jié)晶溫度,當(dāng)奧氏體中Nb含量增加時,能提高奧氏體再結(jié)晶的終止溫度,擴(kuò)大奧氏體非再結(jié)晶區(qū),在較高的溫度區(qū)就可以獲得熱機(jī)械軋制的效果。采用高Nb含量微合金化可以減少或取消Mo、V等元素的添加量,而且高Nb含量管線鋼精軋入口溫度和終軋溫度比常規(guī)管線鋼高,可明顯減小軋制力和減少待溫時間,增加軋機(jī)產(chǎn)能。
研究人員通過熱模擬實驗,研究了加熱溫度、變形溫度、變形量、冷卻速率和卷取溫度對高Nb含量管線鋼鋼板組織性能的影響,并根據(jù)實驗結(jié)果制定了工業(yè)生產(chǎn)方案,生產(chǎn)的X80管線鋼性能優(yōu)良。
實驗鋼經(jīng)真空感應(yīng)爐冶煉、澆鑄、鍛造后加工成Φ8mm×12mm的熱模擬試樣,在Gleeble -3500熱模擬試驗機(jī)上進(jìn)行熱模擬試驗。為了保證X80管線鋼具有高強度、高韌性、優(yōu)良的焊接性能及低溫動態(tài)止裂性能,必須保證其組織為細(xì)小均勻的針狀鐵素體,其通常由多種形貌的鐵素體和粒狀貝氏體組成,同時基體中分布著M-A島,通過細(xì)晶強化、沉淀強化和相變強化來保證其強度。針狀鐵素體管線鋼具有良好的焊接性能,其抗應(yīng)力腐蝕、氫誘發(fā)裂紋性能也較好。通過Nb、Mo等微合金元素的添加配合控軋控冷工藝的應(yīng)用,可以獲得細(xì)小均勻的針狀鐵素體組織。
工業(yè)試制結(jié)果表明:
(1)根據(jù)實驗結(jié)果可分析出加熱溫度對高Nb含量X80管線鋼奧氏體晶粒度的影響,確定了工業(yè)生產(chǎn)中鋼坯的加熱溫度應(yīng)控制在1170~1200℃。
(2)確定了高Nb含量X80管線鋼的熱軋工藝方案,粗軋溫度應(yīng)控制在1020℃以上,變形量應(yīng)控制在30%以上,精軋入口溫度應(yīng)不大于950℃,終軋溫度應(yīng)控制在(800+/-20)℃,冷卻速率應(yīng)控制在10~30℃/s,卷取溫度應(yīng)控制在500~530℃。
(3)采用該工藝在西昌鋼釩2050mm熱軋機(jī)組上開發(fā)了高Nb含量X80管線鋼,鋼板組織為均勻的針狀鐵素體。
(4)試制鋼板力學(xué)性能滿足試驗要求,且強度有一定的富余量,低溫沖擊功和落錘撕裂試樣的剪切面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于試驗要求,韌脆轉(zhuǎn)變溫度低于-80℃。