本文選題：X80管線鋼　切入點(diǎn)：厚規(guī)格　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,石油、天然氣等能源資源的需求也在逐年提升,石油、天然氣管道的敷設(shè)跨向極地、海洋和一些地質(zhì)不穩(wěn)定區(qū)域。為了提高石油、天然氣的輸送效率,管線鋼逐漸向著高綱級、厚規(guī)格和大口徑的方向發(fā)展,也使管線鋼的設(shè)計(jì)要求更為嚴(yán)格。本研究主要對象為Φ1422mm中俄東線用X80管線鋼鋼板、鋼管及焊接接頭,采用金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡對組織進(jìn)行觀察,通過夏比沖擊試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)和落錘撕裂試驗(yàn)對力學(xué)性能進(jìn)行研究。對27.2mm厚度規(guī)格針狀鐵素體組織X80管線鋼鋼板微觀組織和落錘撕裂試驗(yàn)斷口形貌進(jìn)行觀察,研究了X80管線鋼的斷裂行為與組織之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),鋼板從表面到厚度中心,針狀鐵素體體積分?jǐn)?shù)逐漸降低,并出現(xiàn)較多的粒狀貝氏體、多邊形和準(zhǔn)多邊形鐵素體。具有較高針狀鐵素體體積分?jǐn)?shù)的鋼板,其落錘撕裂剪切面積也越高,多邊形和準(zhǔn)多邊形鐵素體以及大尺寸MA島的存在能夠?qū)е陆饫頂嗔训漠a(chǎn)生,不利于鋼板的低溫?cái)嗔秧g性。在裂紋擴(kuò)展的過程中,強(qiáng)烈的內(nèi)應(yīng)力會使主裂紋附近組織出現(xiàn)變形,導(dǎo)致脆硬性的MA島周圍由于應(yīng)力集中而出現(xiàn)微孔,微孔與微孔之間隨著組織變形相互連接而形成微裂紋。二次裂紋通常在針狀鐵素體周圍出現(xiàn)轉(zhuǎn)折或停滯,說明針狀鐵素體有利于阻礙裂紋的擴(kuò)展,提高鋼板的斷裂韌性。對25.7mm和30.8mm厚度規(guī)格多相混合組織X80管線鋼的微觀組織進(jìn)行觀察和力學(xué)性能進(jìn)行測試,研究X80管線鋼鋼板厚度方向組織對力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),多相混合組織X80管線鋼組織較為復(fù)雜,鋼板表面位置主要為多邊形鐵素體和貝氏體鐵素體,沿著厚度方向組織逐漸轉(zhuǎn)變成多邊形鐵素體、準(zhǔn)多邊形鐵素體、粒狀貝氏體、貝氏體鐵素體、MA島等多相組織組成,且貝氏體鐵素體能明顯提高鋼板硬度。但多相組織的結(jié)合使鋼板整體強(qiáng)度和韌性均十分優(yōu)異。落錘撕裂試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),鋼板沿軋制方向的帶狀組織越嚴(yán)重,落錘斷口處的分離溝的條數(shù)越多。多相混合組織使裂紋在擴(kuò)展過程中更為曲折,降低裂紋的擴(kuò)展能。對25.7mm和30.8mm厚度規(guī)格多相混合組織X80管線鋼管體和焊接接頭的組織和性能進(jìn)行研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),多相混合型組織具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性結(jié)合,管體DWTT斷口的分離溝既存在韌性斷裂,也存在脆性斷裂。在焊接熱循環(huán)的影響下焊縫、熱影響區(qū)仍有良好的沖擊韌性。受到外焊熱循環(huán)的影響,Qg焊表面位置MA島尺寸和體積分?jǐn)?shù)均小于外焊。臨界粗晶區(qū)MA島在原奧氏體晶界上呈鏈狀分布,且硬度明顯高于粗晶區(qū)其他位置,但寬度較小,對焊接接頭整體危害較弱。
[Abstract]:With the rapid development of the world economy, the demand for oil, natural gas and other energy resources is also increasing year by year.In order to improve the transportation efficiency of petroleum and natural gas, pipeline steel is gradually developing towards the direction of high grade, thick specification and large caliber, which also makes the design requirements of pipeline steel more strict.The main objects of this study are X80 pipeline steel plate, steel pipe and welded joint used in 桅 1422mm East Russia Line. The microstructure is observed by metallographic microscope and scanning electron microscope, and the hardness is tested by Charpy impact test.The mechanical properties were studied by tensile test and drop weight tear test.The microstructure of 27.2mm thickness gauge acicular ferrite steel X80 steel plate and the fracture morphology of drop weight tear test were observed. The relationship between fracture behavior and microstructure of X80 pipeline steel was studied.It is found that the volume fraction of acicular ferrite decreases gradually from the surface to the thickness center, and more granular bainite, polygon and quasi-polygon ferrite appear.The higher the falling weight tear shear area of steel plate with higher acicular ferrite volume fraction, the higher the shear area. The existence of polygonal, quasi-polygonal ferrite and large size MA island can lead to cleavage fracture, which is not conducive to the low temperature fracture toughness of steel plate.During the process of crack propagation, the microstructure near the main crack will be deformed by the strong internal stress, which will lead to micropores around the brittle and hard MA island due to the stress concentration. The microcracks between the micropores and micropores are connected with each other with the deformation of the microstructures.Secondary cracks usually turn or stagnate around acicular ferrite, which indicates that acicular ferrite can hinder the crack propagation and improve the fracture toughness of steel plate.The microstructure and mechanical properties of multiphase mixed structure X80 pipeline steel with 25.7mm and 30.8mm thickness specifications were observed and the effect of thickness direction on mechanical properties of X80 pipeline steel plate was studied.It is found that the structure of multiphase mixed structure X80 pipeline steel is more complex, the surface position of the steel plate is mainly polygonal ferrite and bainitic ferrite, and the structure is gradually transformed into polygonal ferrite and quasi-polygonal ferrite along the direction of thickness.The microstructure of granular bainite, bainite ferrite and MA island is multiphase, and bainitic ferrite can obviously improve the hardness of steel plate.But the combination of multiphase structure makes the whole strength and toughness of steel plate very excellent.It is found that the more serious the strip structure along the rolling direction is, the more the number of strips at the fracture surface of the drop hammer is.The multiphase mixed structure makes the crack propagation more zigzag and reduces the crack propagation energy.The structure and properties of multiphase mixed structure X80 pipe with 25.7mm and 30.8mm thickness specifications were studied.The results show that the multiphase mixed structure has excellent strength and toughness, and there are both ductile and brittle fracture in the separation ditch of DWTT fracture of tube body.Under the influence of welding thermal cycle, the HAZ still has good impact toughness.The size and volume fraction of MA island of QG welding surface are smaller than that of external welding.The MA island in the critical coarse grain zone is chained along the grain boundary of the original austenite, and the hardness is obviously higher than that in the other positions of the coarse grain zone, but the width is smaller, and the overall harm to the welded joint is weaker.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG142.1;TG407

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