X65管线钢控轧控冷工艺研究

摘 要：本文介绍了利用热模拟试验机研究x65管线钢奥氏体连续冷却相变和组织演变规律。并进行了生产试制，研究了不同工艺参数对最终组织和性能影响。经过试验得知加热温度1200℃终轧温度780℃~820℃左右；冷却速度13℃/s~20℃/s左右，终冷温度在540℃~580℃生产的管线钢性能良好，满足要求。

关键词：X65；生产工艺；力学性能

中图分类号：TG146.21，TG156.2 文献标识码：A前言

管线钢作为石油和天然气长途输送重要方式的管道生产受到了广泛的关注。2004年到2011年是我国油气输送管道建设的高峰期，天然气干线、支线、区域管网和城市管网、原油和成品油管线等项目每年消费近350万t。针状铁素体管线钢因其良好的力学性能、焊接性能和抗腐蚀性能受到越来越多的关注。采用低C、高Mn、微量Mo、Nb、V、Ti合金化，配合严格控轧控冷工艺，可获得针状铁素体为主的混合型组织，并具有优良的综合性能。

本文介绍了利用热模拟试验机研究X65管线钢奥氏体连续冷却相变和组织演变规律，并在莱钢1500mm生产线进行了生产试制，研究了不同工艺参数对最终组织和性能影响。

1 试验材料和方法

1.1 试验钢的化学成分

试验钢的化学成分如表1所示

表1 试验钢的化学成分

1.2 试验方法

将试样加工成Φ10mm×15mm 圆柱；在MMS-200热模拟试验机上采用膨胀法测定钢的动态CCT曲线。将试样以10℃/s速度加热到1200℃，保温5min；以5℃/s 速度冷却到830℃，进行单项压缩变形，真应变为0.6，应变速率1/s停留20s后以1℃/s，2℃/s，4℃/s，6℃/s，8℃/s，10℃/s，12℃/s，14℃/s，16℃/s，18℃/s，20℃/s，30℃/s，40℃/s的速度冷却到室温。试验钢的CCT曲线的测定如图1所示

图1 X65管线钢CCT曲线热模拟实验工艺路线

对实验钢进行取样，试样经打磨抛光后用4％的硝酸酒精溶液腐蚀，采用金相显微镜观察组织形貌。冷却速度为1℃/s，5℃/s，10℃/s和40℃/s试样的金相照片如图2所示：

由图a可知，当冷却速度为1℃/s时，组织主要为多边形铁素体和珠光体，多边形铁素体具有规则的外形。当冷却速度为5℃/s时，多边形铁素体逐渐减少，针状铁素体的数量逐渐增加，同时珠光体的数量明显减少。冷却速度为10℃/s时，先共析铁素体的量逐渐减少，组织转变为以针状铁素体为主，岛状第二相（M-A组织）的数量和分布也发生改变，由晶界分布变为晶界和晶内同时分布，且数量增加，弥散度加大。冷却速度为40℃/s时，先共析铁素体的析出得到完全抑制，出现板条状的贝氏体，有大量的（M-A组织）。要得到针状铁素体组织，冷却速度要大于10℃/s，冷却速度过低将得到以块状铁素体为主的组织，强度偏低；冷却速度过大，将得到贝氏体组织，韧性较差。

图2 实验钢组织形貌

(a:1℃/s ，b:5℃/s，c:10℃/sd:40℃/s)

2 轧制试验

2.1轧制试验生产

上述成分的实验钢在莱钢1500mm生产线以不同的生产参数进行了生产试制。研究现场生产中不同的生产工艺对产品的性能影响。控轧控冷工艺：加热温度1200℃，保温40min，轧后快速冷却，卷取温度550℃~600℃，冷却速度10℃~20℃/s。具体工艺参数如表2所示：

表2 生产工艺

2.2 生产结果与讨论

上述6个实验钢的物理性能经检测后如下表所示。

注：所有试样性能均能满足标准要求

因为加速冷却可阻止Nb、V和Ti的碳氮化合物在奥氏体中析出，使其在较低温度下析出，有效地起到强化作用。在600℃以下的某一温度具有最大的形核率，析出强化最为显著。由试验结果看，在较宽的冷却速度范围内都可以得到针状铁素体为主的管线钢。

结语

采用低碳、低磷硫、微量Nb、V、Ti、Mo等微合金成分设计，通过不同生产工艺可以生产出组织以针状铁素体为主，具有优良的综合力学性能的X65管线钢。经过试验得知加热温度1200℃终轧温度780℃~820℃左右；冷却速度13℃/s~20℃/s左右，终冷温度在540~580℃生产的管线钢性能良好，满足要求。

参考文献

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