X65管线钢性能不合的原因分析及改进

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翻新时间：2023-08-08

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X65管线钢性能不合的原因分析及改进

摘要：在合金成本最低管线钢X65钢种上进行2次不同加热工艺和冷却工艺试验，结果显示力学和工艺性能出现不合格的问题。文章对比不同工艺条件下的性能及微观组织，分析不同工艺对管线钢X65的影响原因。摸索管线钢X65轧制工序工艺的合理控制区间，制定最优、最合理的工艺控制规程，结果显示强度具有一定富余量，-20 ℃冲击功趋于稳定平均达到210 J，性能合格率达到100%。

关键词：管线钢；性能；加热工艺；冷却工艺

管线钢是一种综合性钢种，涵盖多个强度等级、质量等级及多个特殊用途，如强度级别方面包括B级到X120级，特殊用途方面包括抗大变形管线钢、抗酸管线钢，海底管线钢等。

安钢坚持低成本运行战略，对X65级别管线钢进行了成分优化，试验在不同加热工艺及冷却工艺对该成分体系下X65产品性能的影响，结果该试验条件下X65管线钢的抗拉强度和冲击功均出现了不合格现象。为了摸索出低成本管线钢X65的加热及冷却工艺的合理控制区间，对性能不合格的X65管线钢进行了原因分析，制定合理的加热及冷却工艺。

1 试验条件

为了降低生产成本，对X65级别管线钢进行了成分优化，其具体成分控制，见表1。

三次工艺试验的X65的性能，见表3，表3包括第一次试验的拉伸性能和第二次试验的夏比冲击性能。

2 结果分析

按照不同工艺进行2次轧制试验，2次试验结果均存在性能不合问题。第一次轧制试验，区别在于终冷温度控制，其结果造成5批抗拉强度不合，性能合格率仅为50%。第二次轧制试验，同第一试验区别在于加热温度过高，导致5批冲击功均不合格。对于这种情况，从加热温度和终冷温度两种工艺进行分析，对于轧制工艺不作过多分析。

2.1 冲击不合原因分析

根据第2次试验工艺及检验结果显示，冲击功不合的工艺区别加热温度过高。针对这一怀疑，我们对冲击功合格和冲击不合格（不同加热工艺）的样品进行显微组织检验及晶粒度评级。冲击功合格的晶粒度达到11级，而冲击功不合格的晶粒度为10级左右，相差1个级别，组织照片，如图1所示。

板坯进行加热，目的是提高钢的塑性，降低变形抗力及改善金属内部组织和性能，便于轧制加工。[1]

一般将钢加热到奥氏体单相固溶体组织的温度范围内，并使其具有较高的温度和足够的时间以均匀化组织及溶解碳化物，从而得到塑性高、变形抗力低、加工性能好的金属组织。

为了降低变形抗力和提高塑性，加热温度尽量高。但是高温的加热制度可能引起钢的强烈氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷，降低钢的质量缺陷，因此钢的加热制度的制订应根据钢的组织特性和生产工艺要求。

2.2 强度不合原因分析

根据第1次轧制试验结果显示，共试验10批，其中5批抗拉强度不合，与之对应的工艺终冷温度偏高。

根据类似钢种的CCT曲线图，试验钢在10 ℃/s的冷却条件下600 ℃左右刚开始向针状铁素体转变，考虑试验钢轧制结束到层流冷却前会析出先共析铁素体，剩余奥氏体在后续冷却过程中形成针状铁素体，由于软相比例相对较多是因其强度不合的主要原因，因此为了提高该钢种的强度应该降低终冷温度，使之在室温下得到少量多边形铁素体，更多的针状铁素体和粒状贝氏体的混合组织，以提高强度。

3 改进措施及效果

4 结语

①管线钢X65冲击不合根本原因在于加热温度过高，原始奥氏体晶粒过分长大。

②管线钢X65抗拉强度不合根本原因在于终冷温度偏高，室温组织硬相比例偏小。

③微合金元素碳氮化合物的固溶温度曲线是制定加热工艺的主要依据，CCT曲线是制定冷却工艺的主要依据。