显微组织及硫含量对管线钢力学性能和抗硫化氢性能的影响

论文摘要

人们对能源需求的迅猛增加,使得开发耐高压、长寿命、耐腐蚀管线钢势在必行。目前对管线钢研究和开发的重点放在成分设计和控制轧制工艺的优化上,以获得针状铁素体为主的管线钢的理想组织,从而提高管线钢的力学性能、抗H2S腐蚀性能等各项性能指标。但目前关于有害元素含量以及夹杂物形态对管线钢性能的影响报道很少,且观点也不尽相同。因此,有必要考察有害元素（特别是硫）含量以及夹杂物的形态对管线钢力学性能和抗H2S腐蚀性能的影响。本论文以不同硫含量的商业用管线钢为实验材料,首先进行了管线钢的连续冷却相变实验,研究了过冷奥氏体的相变规律。结果表明:冷却速度为7.5℃/s～20℃/s时能够获得以针状铁素体为主的组织。在上述工作的基础上,为实验用管线钢制定热机械控制加工工艺,讨论了化学成分、显微组织与力学性能之间的关系。结果表明:微合金化的管线钢更利于获得具有高密度位错的针状铁素体组织,具有优异的综合力学性能,而无微合金化元素管线钢得到多边形铁素体+珠光体组织,强韧性较好。当钢中含有高达100ppm的硫含量时,容易导致材料内部形成平行轧向的Ⅱ型MnS夹杂物,虽然并不显著影响材料的拉伸性能,但会导致材料的冲击韧性恶化。最后重点讨论了显微组织及硫含量对管线钢抗H2S性能的影响。结果表明:硫含量50ppm或者更低的管线钢具有良好的抗H2S性能,能够满足商业用管线钢抗H2S性能的评价标准。另外,含有高密度位错的针状铁素体管线钢具有较低的抗硫化氢应力腐蚀开裂性能,而位错密度较低的多边形铁素体+少量珠光体管线钢则具有相对较高的抗硫化氢应力腐蚀开裂性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 管线钢的研究现状和发展趋势
• 1.1.1 管道工程的发展趋势及其对管线钢性能的要求
• 1.1.2 管线钢的发展趋势
• 1.1.3 我国管线建设的发展现状
• 1.2 管线钢的轧制及力学性能
• 1.2.1 管线钢的成分设计
• 1.2.2 控制轧制及控制冷却
• 1.2.3 管线钢的组织分类
• 1.2.4 管线钢的强韧化机理
• 1.3 管线钢的抗硫化氢开裂性能
• 1.3.1 管线钢的抗氢致开裂（HIC）性能
• 1.3.2 管线钢的抗硫化物应力腐蚀（SSC）性能
• 1.4 本论文的研究目的和研究内容
• 第2章 管线钢的连续冷却相变规律
• 2.1 引言
• 2.2 实验方法
• 2.3 管线钢的静态连续冷却相变（CCT）曲线
• 2.3.1 CCT 曲线
• 2.3.2 不同冷却速度条件下的组织特征
• 2.4 显微硬度与组织的关系
• 2.5 本章小结
• 第3章 管线钢的轧制工艺、组织、硫含量与力学性能之间的关系
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.3 控制轧制工艺参数的制定
• 3.4 实验结果及分析
• 3.4.1 显微组织及硫化物分布
• 3.4.2 力学性能
• 3.4.3 分析与讨论
• 3.5 本章小结
• 第4章 硫含量对管线钢抗HIC 性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.3 实验结果和分析
• 4.3.1 氢致开裂实验结果
• 4.3.2 讨论
• 4.4 本章小结
• 第5章 管线钢的抗SSC 行为
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料与方法
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 实验结果
• 5.3.2 分析与讨论
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要