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随着我国经济的持续高速发展,对能源的需求急剧增加,尤其是对石油、天然气等清洁能源的需求。管道运输是长距离输送石油、天然气最经济、高效、安全和环保的运输方式。随着油气开发向极地或海底的发展,管线运输有时会经过地震敏感区、土壤滑坡地区、冻土带以及海底等危险地段,管线的安全性越来越引起人们的关注。为此,发展抗大变形管线钢,进一步提高其抗变形性能是一个重要的发展方向。但目前国内在此方面开展的相关研究还较少。 抗大变形管线钢应具有的主要特性是:应力应变曲线为Round House型、屈强比较低、形变强化指数高、均匀塑性变形延伸率高。设计组织为多边形铁素体+铁素体贝氏体(PF+BF)组织。 本文设计了成分为低碳C-Si-Mn-Nb-V-Ti的实验钢,结合CCT曲线、热模拟、控轧控冷以及热处理工艺,研究了X70抗大变形管线钢在控轧控冷以及在热处理过程中工艺参数对组织性能的影响。论文主要内容包括以下几个方面: 1)在MS-300热模拟机上采用热膨胀法测定未变形和变形条件下的连续冷却转变曲线,结合金相显微组织分析变形和冷却速度对实验钢组织和性能的影响规律。通过热模拟实验得出,当冷却速度大于10℃/s,主要得到贝氏体组织。为了得到一定比例的铁素体和贝氏体的复相组织,应先以较低的冷速冷却至两相区,再以较高的冷却速度冷却至卷曲温度。 2)在连续冷却实验基础上,进行TMCP实验,研究开冷温度、终冷温度、对实验钢显微组织和力学性能的影响。通过一系列实验表明,改变TMCP工艺条件,可以改变超低碳C-Mn-Mo-Nb-V系管线钢获得不同的组元比例,从而获得不同的力学性能。 3)针对控轧控冷过程中产生屈服平台的实验钢,进行了热处理,研究了热处理过程中组织以及力学性能的变化。通过热处理消除了屈服平台,使其获得更加稳定的组织结构,并基本满足抗X70大变形管线钢对连续屈服的要求。 4)根据本文的实验研究,推荐的TMCP工艺为:精轧终轧温度在850℃~820℃之间,开冷温度在780℃~760℃之间,终冷温度在450℃~430℃之间。力学性能测试结果表明,应力-应变曲线呈拱顶型,具有低的屈强比、高的加工硬化指数以及较高的均匀延伸率,强度指标和加工硬化指数等基本满足X70抗大变形管线钢的要求。