论文部分内容阅读
随着石油、天然气的不断开采与利用，作为输送石油天然气最经济、稳定和方便快捷的运输手段—长距离管线工程的建设越来越受到人们的关注。由于管道工程工作的恶劣环境决定了作为应用在管道工程建设中的管线钢必须具备良好的综合力学性能，如好的低温塑韧性、较好的焊接性与较低的屈强比等。因此本文以X80管线钢为研究对象，采用真空熔炼、板材热轧及焊接热模拟等相关实验分析研究了外加纳米钙镁氧化物对X80管线钢微观组织及力学性能影响，主要研究结果如下：（1）添加纳米钙镁氧化物后的各实验钢：铸态组织均由铁素体+贝氏体组成；轧制后组织均由铁素体组成；焊接HAZ组织均由板条束状贝氏体+粒状贝氏体组成。（2）当纳米镁、钙氧化物添加量均为0.01%时，铸态晶粒尺寸呈下降趋势，但细化效果不明显，组织中针状铁素体数量较少。其添加量为0.05%时，铸态组织较为粗大，且夹杂物出现了一定偏聚现象。而当其添加量为0.02%时，铸态组织中的针状铁素体及贝氏体数量明显增多且分布较为均匀，夹杂物尺寸尤为细小，对铸态组织细化效果显著，对比未添加纳米氧化物实验钢，铸态晶粒尺寸由0.644mm分别降至0.438mm和0.389mm，晶粒尺寸分别细化了1.47倍和1.66倍。（3）所有试验钢的轧制钢板，其力学性能指标都能很好的符合X80管线钢国标的要求，并均高于国标的最低拉伸性能要求。添加0.02%纳米CaO实验钢轧制钢板的横纵两向屈服强度分别达到了596MPa和585MPa，横纵两向抗拉强度到达了792MPa和788MPa，对比未添加纳米氧化物实验钢轧制钢板，屈服强度分别提高了14MPa和10MPa，抗拉强度分别提高了12MPa和10MPa。且该实验钢在0℃、-20℃与-40℃的冲击韧性值也有了较大提高。（4）在大线能量焊接情况下，当在钢中添加0.02%纳米CaO时，CaO诱发了HAZ组织中针状铁素体形核与长大，最终促进了针状铁素体的形成，且使M-A组元呈弯曲棒状分布在基体中，与长条状M-A组元相比，更不易诱发裂纹，显著提高了X80高级别管线钢焊接HAZ的韧性。