Nb-Ti微合金化抗氢脆管线及制备方法

申请号 CN202410074773.8 申请日 2024-01-18 公开(公告)号 CN117904544A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 浙江工业大学; 发明人 周成双; 金岩; 谢雨辰; 吴浩林; 张林;
摘要 本 发明 公开了一种Nb‑Ti微 合金 化抗氢脆管线 钢 及制备方法,包括加热炉,设于加热炉右侧的冷却炉,设于加热炉和冷却炉上方的送料机构;加热炉包括上端开口的加热炉体,设于加热炉体上的左炉 门 和右炉门,设于加热炉体内 侧壁 上的若干个加热器,设于加热炉体上端的加热盖板,和设于加热炉体上的第一 温度 压 力 传感器 ;冷却炉包括上端开口的冷却炉体,设于冷却炉体左端的冷却炉门,设于冷却炉体上端的冷却盖板,设于冷却炉体上的第二温度 压力传感器 ;本发明具有提高了X52管线钢的力学性能和抗氢脆性能的特点。
权利要求

1.一种Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线,其特征是,X52管线钢由C、锰Mn、磷P、硫S、Cu、镍Ni、铬Cr、钼Mo、铪Hf、镧La、铌Nb、铊Ti和Fe组成;X52管线钢中各成分的质量百分比为:0.08%≤C≤0.28%,1.20%≤Mn≤1.40%,0.01%≤P≤0.03%,0.02%≤S≤0.03%,
0.20%≤Cu≤0.50%,0.12%≤Ni≤0.50%,0.10%≤Cr≤0.30%,0.08%≤Mo≤0.15,
0.0001%≤Hf≤0.0003%,0.0001%≤La≤0.0003%,0.018%≤Nb≤0.036%,0.035%≤Ti≤0.05%,余量为Fe。
2.一种基于权利要求1所述的Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢的制备方法,其特征是,包括加热炉(1),设于加热炉右侧的冷却炉(2),设于加热炉和冷却炉上方的送料机构;
加热炉包括上端开口的加热炉体(10),设于加热炉体上的左炉(11)和右炉门(12),设于加热炉体内侧壁上的若干个加热器(15),设于加热炉体上端的加热盖板(13),和设于加热炉体上的第一温度传感器(14);冷却炉包括上端开口的冷却炉体(20),设于冷却炉体左端的冷却炉门(21),设于冷却炉体上端的冷却盖板(22),设于冷却炉体上的第二温度压力传感器(23);冷却炉下端与外部气瓶(5)连接,外部气瓶上设有第一电磁(50);
还包括冷却循环机构,冷却循环机构包括两端均与冷却炉连接的气体管道(41),设于气体管道中的若干个用于给冷却气体加压的增压(42);冷却炉中设有与气体管道连接的若干个气体喷嘴,气体管道上设有气冷电机(44)连接,气冷电机通过连接管与冷却炉体右部联通;
送料机构包括固定架(30),设于固定架上的两个滚轮(31),设于两个滚轮上的传送带(32),与一个滚轮的转轴连接的主动电机,设于传送带上的上下调节器(33),设于上下调节器下端的挂钩(34);还包括控制器,控制器分别与第一电磁阀、气冷电机、主动电机、第一温度压力传感器、第二温度压力传感器、各个加热器和各个增压泵电连接。
3.根据权利要求2所述的Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢的制备方法,其特征是,所述连接管替换为氦气纯化机构,氦气纯化机构包括依次通过导气管(60)连接的抽气泵(61)、吸附过滤器(62)、压缩机(63)、气体分离器(64)、换热器(65)和回收气瓶(66);抽气泵与冷却炉体右侧壁连接,回收气瓶与冷却炉体右侧壁连通,回收气瓶与冷却炉之间的导气管上设有第二电磁阀(300);换热器与回收气瓶之间的导气管上设有第三电磁阀(301),换热器通过导气管与气冷电机的气冷电机箱(303)连接,换热器与气冷电机箱之间的导气管上设有第四电磁阀(302);控制器分别与抽气泵、吸附过滤器、压缩机、气体分离器、换热器、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀电连接。
4.根据权利要求2或3所述的Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢的制备方法,其特征是,冷却炉体中设有圆形竖筒(7),圆形竖筒包括四圆心为90°的弧形板(71),冷却炉体的底板上设有呈辐射状分布的四条滑轨(72),四块弧形板下端均设有支撑竖杆(73),四条支撑竖杆通过滑块分别与四条滑轨滑动连接,圆形竖筒上设有均匀分布的安装孔,各个气体喷嘴分别安装在各个安装孔上,各个气体喷嘴后部均通过软管与气体管道连接。
5.根据权利要求2所述的Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢的制备方法,其特征是,包括如下步骤:
步骤1,熔炼:
工作人员在真空感应熔炼炉中按照质量百分比加入碳C、锰Mn、磷P、硫S、铜Cu、镍Ni、铬Cr、钼Mo、铪Hf、镧La、铌Nb、铊Ti和铁Fe进行熔炼,熔炼过程中全程吹氩气保护,避免化,熔炼后浇铸形成钢坯;
步骤2,加热:
工作人员将钢坯放进加热炉中,控制各个加热器加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到1100℃‑1150℃,保温40min以上,取出加热炉中的钢坯;
步骤3,穿孔:
工作人员利用穿孔机在钢坯上穿孔,得到钢管;
步骤4,轧制
工作人员利用热轧机对钢管的管壁进行连续热轧
步骤5,工作人员对钢管进行两次水冷,得到管线钢(8);第一次水冷温度为810℃‑850℃,第二次水冷温度为500℃‑540℃,然后将钢管空冷至室温;
步骤6,工作人员利用钻孔机在管线钢一端的管壁上钻挂钩孔,将钻挂钩孔后的管线钢挂在挂钩上,通过调节上下调节器改变管线钢所处的高度;取下加热盖板,打开左炉门,通过控制器控制主动电机工作,传送带带动挂钩向右移动,将管线钢运送到加热炉中,使主动电机停止工作,关上左炉门,盖上加热盖板;
步骤7,进行第一次调质处理:
步骤7‑1,工作人员通过控制器控制各个加热器以6℃/min‑8℃/min的升温速率加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到900℃‑930℃,保温50min‑
70min,使加热炉的各个加热器停止工作;
步骤7‑2,工作人员取下加热盖板和冷却盖板,打开右炉门和冷却炉门,通过上下调节器调节挂钩所处的高度,控制主动电机工作,传送带带动挂钩向右移动,传送带将管线钢运送到冷却炉的中心位置,使主动电机停止工作,关闭右炉门和冷却炉门,盖上加热盖板和冷却盖板;
通过控制器控制第一电磁阀打开,由外部气瓶向冷却炉内充入氦气,观察第二温度压力传感器检测的气压数据,使冷却炉内的气压维持在1.2MPa‑1.8MPa范围内;
通过控制器控制气冷电机工作和各个增压泵增压,冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机和各个增压泵;
步骤7‑3,工作人员打开冷却炉门和右炉门,取下加热盖板和冷却盖板,控制主动电机工作,传送带带动挂钩向左移动,将管线钢运送到加热炉的中间位置,使主动电机停止工作,关闭右炉门和加热盖板;通过控制器控制各个加热器以5℃/min的升温速率加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到590℃‑610℃,保温100min‑
140min,使各个加热器停止工作;打开右炉门,取下加热盖板,使主动电机工作,传送带带动挂钩向右移动,将管线钢运送到加热炉和冷却炉的之间的空间中,使主动电机停止工作,关上右炉门,盖上加热盖板,使管线钢冷却到室温;
步骤8,进行第二次调质处理:
步骤8‑1,工作人员打开右炉门,取下加热盖板,使主动电机工作,传送带带动挂钩向左移动,将管线钢运送到加热炉的中间位置,使主动电机停止工作,关闭右炉门,盖上加热盖板;通过控制器控制各个加热器以6℃/min‑8℃/min的升温速率加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到900℃‑930℃,保温50min‑70min,使加热炉的各个加热器停止工作;
步骤8‑2,工作人员取下加热盖板和冷却盖板,打开右炉门和冷却炉门,使主动电机工作,传送带将管线钢运送到冷却炉的中心位置,使主动电机停止工作,关闭右炉门和冷却炉门,盖上加热盖板和冷却盖板;
通过控制器控制气冷电机工作和各个增压泵增压,冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,使主动电机停止工作,关闭气冷电机和各个增压泵;
步骤8‑3,重复步骤7‑3一次,管线钢制备过程结束。
6.根据权利要求5所述的Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢的制备方法,其特征是,连接管替换为氦气纯化机构,氦气纯化机构包括依次通过导气管连接的抽气泵、吸附过滤器、压缩机、气体分离器、换热器和回收气瓶;抽气泵与冷却炉体右侧壁连接,回收气瓶与冷却炉体右侧壁连通,回收气瓶与冷却炉之间的导气管上设有第二电磁阀;换热器与回收气瓶之间的导气管上设有第三电磁阀,换热器通过导气管与气冷电机的气冷电机箱连接,换热器与气冷电机箱之间的导气管上设有第四电磁阀;控制器分别与抽气泵、吸附过滤器、压缩机、气体分离器、换热器、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀电连接;还包括如下步骤:所述步骤7‑2中的通过控制器控制气冷电机工作和各个增压泵增压,冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机和各个增压泵由如下步骤替换:
工作人员通过控制器控制抽气泵工作,使冷却炉中的气体经吸附过滤器过滤杂质颗粒;通过压缩机增加气压使氦气在气体分离器中通过,通过换热器对纯化后的氦气冷却,控制第四电磁阀打开,使氦气经回收纯化机构提纯后进入气冷电机箱中;通过控制器控制气冷电机工作,各个增压泵增压,使冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机和各个增压泵,关闭第四电磁阀;第三电磁阀打开,控制抽气泵工作30分钟‑60分钟,将冷却后纯化的氦气抽入回收气瓶中后,控制第三电磁阀关闭;
所述步骤8‑2中的通过控制器控制气冷电机工作和各个增压泵增压,冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机和各个增压泵由如下步骤替换:
工作人员通过控制器控制第二电磁阀打开,使回收气瓶的氦气充入冷却炉中,观察第二温度压力传感器检测的气压数据,使冷却炉内的气压维持在1.2MPa‑1.8MPa范围内,关闭第二电磁阀;
启动抽气泵,控制器控制第四电磁阀打开,使氦气经纯化机构提纯后进入气冷电机箱中;通过控制器控制气冷电机工作,各个增压泵增压,冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机,和各个增压泵,关闭第四电磁阀;第三电磁阀打开,控制抽气泵工作30分钟‑60分钟,将冷却后的氦气抽入回收气瓶中后,控制第三电磁阀关闭。
7.根据权利要求5所述的Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢的制备方法,其特征是,冷却炉体中设有圆形竖筒,圆形竖筒包括四块圆心角为90°的弧形板,冷却炉体的底板上设有呈辐射状分布的四条滑轨,四块弧形板下端均设有支撑竖杆,四条支撑竖杆通过滑块分别与四条滑轨滑动连接,圆形竖筒上设有均匀分布的安装孔,各个气体喷嘴分别安装在各个安装孔上,各个气体喷嘴后部均通过软管与气体管道连接;
步骤7‑2和步骤8‑2中的传送带将管线钢运送到冷却炉的中心位置之后均包括如下步骤:
四块弧形板的初始位置均靠近冷却炉体内侧壁,工作人员推动每块弧形板向靠近管线钢的方向移动,使每块弧形板的支撑竖杆均通过滑块沿对应的滑轨滑动,使四块弧形板移动至合拢构成圆形竖筒形状的结构,使各个气体喷嘴的出气口均匀围绕且面向管线钢外侧;
步骤7‑3的取下加热盖板和冷却盖板之后包括如下步骤:
工作人员推动每块弧形板沿轨道滑动,使每块弧形板逐渐靠近炉体内侧壁。
8.根据权利要求5所述的Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢的制备方法,其特征是,步骤3包括如下详细步骤:
利用顶头穿过钢坯的中心,顶头的转速为50r/min‑60r/min,穿孔速率为0.6m/min‑
0.8m/min,初穿温度为1050℃‑1110℃,终穿温度为980℃‑1020℃,得到钢管。
9.根据权利要求5或6或7或8所述的Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢的制备方法,其特征是,步骤4中的初轧温度为870℃‑910℃,终轧温度为830℃‑860℃,热轧阶段累积压下率
62%~67%,轧制道次为3‑5。

说明书全文

Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及输氢管道技术领域,尤其是涉及一种Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢及制备方法。

背景技术

[0002] 储运环节是制约当前我国氢能发展的瓶颈之一,安全高效的输氢技术是氢能大规模商业化发展的前提。在所有的氢能输运方案中,管道运输是最经济的方式。
[0003] 随着氢能的快速发展,管道输氢的压和流量越大越大,目前,可用于输氢的X52管线钢的强度较低;另外,在高压氢气环境中氢原子会在X52管线钢中快速扩散和大量聚集,使X52管线钢抗氢脆性能降低,延展性下降,疲劳裂纹扩展速率增加,断裂韧性下降,严重制约了氢气的安全、高效运输。
[0004] 奥氏体钢不锈钢作为管线钢的材料,能够使高压氢气环境中氢原子扩散慢、聚集量少,使管线钢的抗氢脆性能变好。但是奥氏体钢不锈钢价格过于昂贵,无法在实际中应用。

发明内容

[0005] 本发明的发明目的是为了克服现有技术中的X52管线钢无法满足氢气的安全、高效的运输要求的不足,提供了一种Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢及制备方法。
[0006] 为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0007] 一种Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢,X52管线钢由C、锰Mn、磷P、硫S、Cu、镍Ni、铬Cr、钼Mo、铪Hf、镧La、铌Nb、铊Ti和Fe组成;X52管线钢中各成分的质量百分比为:0.08%≤C≤0.28%,1.20%≤Mn≤1.40%,0.01%≤P≤0.03%,0.02%≤S≤0.03%,
0.20%≤Cu≤0.50%,0.12%≤Ni≤0.50%,0.10%≤Cr≤0.30%,0.08%≤Mo≤0.15,
0.0001%≤Hf≤0.0003%,0.0001%≤La≤0.0003%,0.018%≤Nb≤0.036%,0.035%≤Ti≤0.05%,余量为Fe。
[0008] 本发明的微合金化加调质的热处理工艺可生产高强韧性、优异抗氢脆性能和低成本的X52管线钢,本发明加入的Nb和Ti可细化管线钢的晶粒,使管线钢的强韧性增加;形成的(Nb,Ti)C颗粒可阻碍位错滑移并使沉淀强化,使管线钢的强度显著提高。此外在氢环境中,回火形成均匀分布并且直径为5‑10nm的(Nb,Ti)C颗粒,C颗粒与基体保持半共格取向,构成氢原子的不可逆深陷阱,使管线钢中的可扩散氢数量明显降低,从而减小了管线钢的氢脆敏感性。本发明经过工艺与装置优化改善后,不仅使管线钢的强度得到明显提升,而且使管线钢的抗氢脆性能得到大幅度提高。
[0009] 因此,本发明有效提高了X52管线钢的强度和抗氢脆性能(材料在氢气环境中的拉伸、疲劳裂纹扩展、断裂韧性性能得到大幅度改善)。
[0010] 一种Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢的制备方法,包括加热炉,设于加热炉右侧的冷却炉,设于加热炉和冷却炉上方的送料机构;
[0011] 加热炉包括上端开口的加热炉体,设于加热炉体上的左炉和右炉门,设于加热炉体内侧壁上的若干个加热器,设于加热炉体上端的加热盖板,和设于加热炉体上的第一温度压力传感器;冷却炉包括上端开口的冷却炉体,设于冷却炉体左端的冷却炉门,设于冷却炉体上端的冷却盖板,设于冷却炉体上的第二温度压力传感器;冷却炉下端与外部气瓶连接,外部气瓶上设有第一电磁
[0012] 还包括冷却循环机构,冷却循环机构包括两端均与冷却炉连接的气体管道,设于气体管道中的若干个用于给冷却气体加压的增压;冷却炉中设有与气体管道连接的若干个气体喷嘴,气体管道上设有气冷电机连接,气冷电机通过连接管与冷却炉体右部联通;
[0013] 送料机构包括固定架,设于固定架上的两个滚轮,设于两个滚轮上的传送带,与一个滚轮的转轴连接的主动电机,设于传送带上的上下调节器,设于上下调节器下端的挂钩;还包括控制器,控制器分别与第一电磁阀、气冷电机、主动电机、第一温度压力传感器、第二温度压力传感器、各个加热器和各个增压泵电连接。
[0014] 作为优选,所述连接管替换为氦气纯化机构,氦气纯化机构包括依次通过导气管连接的抽气泵、吸附过滤器压缩机、气体分离器、换热器和回收气瓶;抽气泵与冷却炉体右侧壁连接,回收气瓶与冷却炉体右侧壁连通,回收气瓶与冷却炉之间的导气管上设有第二电磁阀;换热器与回收气瓶之间的导气管上设有第三电磁阀,换热器通过导气管与气冷电机的气冷电机箱连接,换热器与气冷电机箱之间的导气管上设有第四电磁阀;控制器分别与抽气泵、吸附过滤器、压缩机、气体分离器、换热器、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀电连接。
[0015] 作为优选,冷却炉体中设有圆形竖筒,圆形竖筒包括四圆心为90°的弧形板,冷却炉体的底板上设有呈辐射状分布的四条滑轨,四块弧形板下端均设有支撑竖杆,四条支撑竖杆通过滑块分别与四条滑轨滑动连接,圆形竖筒上设有均匀分布的安装孔,各个气体喷嘴分别安装在各个安装孔上,各个气体喷嘴后部均通过软管与气体管道连接。
[0016] 各个气体喷嘴可包围管线钢喷气,使管线钢快速均匀冷却,保证了管线钢的组织均匀性,防止局部开裂,增强了管线钢综合力学性能和抗氢脆性能。
[0017] 作为优选,包括如下步骤:
[0018] 步骤1,熔炼:
[0019] 工作人员在真空感应熔炼炉中按照质量百分比加入碳C、锰Mn、磷P、硫S、铜Cu、镍Ni、铬Cr、钼Mo、铪Hf、镧La、铌Nb、铊Ti和铁Fe进行熔炼,熔炼过程中全程吹氩气保护,避免化,熔炼后浇铸形成钢坯;
[0020] 步骤2,加热:
[0021] 工作人员将钢坯放进加热炉中,控制各个加热器加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到1100℃‑1150℃,保温40min以上,取出加热炉中的钢坯;提高钢坯的均匀性和延展性,便于后续穿孔和热轧
[0022] 步骤3,穿孔:
[0023] 工作人员利用穿孔机在钢坯上穿孔,得到钢管;
[0024] 步骤4,轧制
[0025] 工作人员利用热轧机对钢管的管壁进行连续热轧;
[0026] 步骤5,工作人员对钢管进行两次水冷,得到管线钢;第一次水冷温度为810℃‑850℃,第二次水冷温度为500℃‑540℃,然后将钢管空冷至室温;
[0027] 步骤6,工作人员利用钻孔机在管线钢一端的管壁上钻挂钩孔,将钻挂钩孔后的管线钢挂在挂钩上,通过调节上下调节器改变管线钢所处的高度;取下加热盖板,打开左炉门,通过控制器控制主动电机工作,传送带带动挂钩向右移动,将管线钢运送到加热炉中,使主动电机停止工作,关上左炉门,盖上加热盖板;
[0028] 步骤7,进行第一次调质处理:
[0029] 步骤7‑1,工作人员通过控制器控制各个加热器以6℃/min‑8℃/min的升温速率加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到900℃‑930℃,保温50min‑70min,使加热炉的各个加热器停止工作;
[0030] 步骤7‑2,工作人员取下加热盖板和冷却盖板,打开右炉门和冷却炉门,通过上下调节器调节挂钩所处的高度,控制主动电机工作,传送带带动挂钩向右移动,传送带将管线钢运送到冷却炉的中心位置,使主动电机停止工作,关闭右炉门和冷却炉门,盖上加热盖板和冷却盖板;
[0031] 通过控制器控制第一电磁阀打开,由外部气瓶向冷却炉内充入氦气,观察第二温度压力传感器检测的气压数据,使冷却炉内的气压维持在1.2MPa‑1.8MPa范围内;
[0032] 通过控制器控制气冷电机工作和各个增压泵增压,冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机和各个增压泵;
[0033] 本发明中采用氦气进行冷却,氦气的冷却效果突出,冷却用时少,气体稳定,活性小,在高温环境下不易与金属发生反应。
[0034] 本发明采用管线钢样品悬挂式的方式进行热处理,可以让样品受热和冷却更加均匀;保证了样品组织的均匀,防止局部开裂,增强了样品综合力学性能和抗氢脆性能。
[0035] 步骤7‑3,工作人员打开冷却炉门和右炉门,取下加热盖板和冷却盖板,控制主动电机工作,传送带带动挂钩向左移动,将管线钢运送到加热炉的中间位置,使主动电机停止工作,关闭右炉门和加热盖板;
[0036] 通过控制器控制各个加热器以5℃/min的升温速率加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到590℃‑610℃,保温100min‑140min,使各个加热器停止工作;打开右炉门,取下加热盖板,使主动电机工作,传送带带动挂钩向右移动,将管线钢运送到加热炉和冷却炉的之间的空间中,使主动电机停止工作,关上右炉门,盖上加热盖板,使管线钢冷却到室温;
[0037] 步骤8,进行第二次调质处理:
[0038] 步骤8‑1,工作人员打开右炉门,取下加热盖板,使主动电机工作,传送带带动挂钩向左移动,将管线钢运送到加热炉的中间位置,使主动电机停止工作,关闭右炉门,盖上加热盖板;通过控制器控制各个加热器以6℃/min‑8℃/min的升温速率加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到900℃‑930℃,保温50min‑70min,使加热炉的各个加热器停止工作;
[0039] 步骤8‑2,工作人员取下加热盖板和冷却盖板,打开右炉门和冷却炉门,使主动电机工作,传送带将管线钢运送到冷却炉的中心位置,使主动电机停止工作,关闭右炉门和冷却炉门,盖上加热盖板和冷却盖板;
[0040] 通过控制器控制气冷电机工作和各个增压泵增压,冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,使主动电机停止工作,关闭气冷电机和各个增压泵;
[0041] 步骤8‑3,重复步骤7‑3一次,管线钢制备过程结束。
[0042] 采用循环调质热处理工艺,利用奥氏体和氏体的循环再结晶,细化X52管线钢的晶粒尺寸,进一步提高了材料强韧性和材料抗氢脆性能;
[0043] 利用氦气冷却,冷却效果突出,冷却用时少,气体稳定,活性小,在高温环境下不易与金属发生反应,可对氦气进行回收纯化循环利用,显著降低生产成本,保证了淬火质量。
[0044] 作为优选,连接管替换为氦气纯化机构,氦气纯化机构包括依次通过导气管连接的抽气泵、吸附过滤器、压缩机、气体分离器、换热器和回收气瓶;抽气泵与冷却炉体右侧壁连接,回收气瓶与冷却炉体右侧壁连通,回收气瓶与冷却炉之间的导气管上设有第二电磁阀;换热器与回收气瓶之间的导气管上设有第三电磁阀,换热器通过导气管与气冷电机的气冷电机箱连接,换热器与气冷电机箱之间的导气管上设有第四电磁阀;控制器分别与抽气泵、吸附过滤器、压缩机、气体分离器、换热器、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀电连接;还包括如下步骤:所述步骤7‑2中的通过控制器控制气冷电机工作和各个增压泵增压,冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机和各个增压泵由如下步骤替换:
[0045] 工作人员通过控制器控制抽气泵工作,使冷却炉中的气体经吸附过滤器过滤杂质颗粒;通过压缩机增加气压使氦气在气体分离器中通过,通过换热器对纯化后的氦气冷却,控制第四电磁阀打开,使氦气经回收纯化机构提纯后进入气冷电机箱中;通过控制器控制气冷电机工作,各个增压泵增压,使冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机和各个增压泵,关闭第四电磁阀;第三电磁阀打开,控制抽气泵工作30分钟‑60分钟,将冷却后纯化的氦气抽入回收气瓶中后,控制第三电磁阀关闭;
[0046] 所述步骤8‑2中的通过控制器控制气冷电机工作和各个增压泵增压,冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机和各个增压泵由如下步骤替换:
[0047] 工作人员通过控制器控制第二电磁阀打开,使回收气瓶的氦气充入冷却炉中,观察第二温度压力传感器检测的气压数据,使冷却炉内的气压维持在1.2MPa‑1.8MPa范围内,关闭第二电磁阀;
[0048] 启动抽气泵,控制器控制第四电磁阀打开,使氦气经纯化机构提纯后进入气冷电机箱中;通过控制器控制气冷电机工作,各个增压泵增压,冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机,和各个增压泵,关闭第四电磁阀;第三电磁阀打开,控制抽气泵工作30分钟‑60分钟,将冷却后的氦气抽入回收气瓶中后,控制第三电磁阀关闭。
[0049] 氦气价格较高,本发明可对氦气进行回收纯化循环利用,显著降低了生产成本,保证了管线钢的淬火质量。
[0050] 作为优选,冷却炉体中设有圆形竖筒,圆形竖筒包括四块圆心角为90°的弧形板,冷却炉体的底板上设有呈辐射状分布的四条滑轨,四块弧形板下端均设有支撑竖杆,四条支撑竖杆通过滑块分别与四条滑轨滑动连接,圆形竖筒上设有均匀分布的安装孔,各个气体喷嘴分别安装在各个安装孔上,各个气体喷嘴后部均通过软管与气体管道连接;
[0051] 步骤7‑2和步骤8‑2中的传送带将管线钢运送到冷却炉的中心位置之后均包括如下步骤:
[0052] 四块弧形板的初始位置均靠近冷却炉体内侧壁,工作人员推动每块弧形板向靠近管线钢的方向移动,使每块弧形板的支撑竖杆均通过滑块沿对应的滑轨滑动,使四块弧形板移动至合拢构成圆形竖筒形状的结构,使各个气体喷嘴的出气口均匀围绕且面向管线钢外侧;
[0053] 步骤7‑3的取下加热盖板和冷却盖板之后包括如下步骤:
[0054] 工作人员推动每块弧形板沿轨道滑动,使每块弧形板逐渐靠近炉体内侧壁。
[0055] 作为优选,步骤3包括如下详细步骤:
[0056] 利用顶头穿过钢坯的中心,顶头的转速为50r/min‑60r/min,穿孔速率为0.6m/min‑0.8m/min,初穿温度为1050℃‑1110℃,终穿温度为980℃‑1020℃,得到钢管。
[0057] 作为优选,步骤4中的初轧温度为870℃‑910℃,终轧温度为830℃‑860℃,热轧阶段累积压下率62%~67%,轧制道次为3‑5。
[0058] 将淬火温度控制为910℃左右,在Nb,Ti等微合金完全固溶的情况下晶粒度相对较小;回火温度为600℃左右,马氏体析出大量均匀弥散分布的直径为5‑10nm的(Nb,Ti)C,可以钉扎位错,从而提升材料的强度;并且析出物与基体呈半共格界面,可大量不可逆的捕获氢原子,提升管线钢的抗氢脆性能;
[0059] 本发明的热轧阶段的累积压下率为62%~67%,使得热轧阶段奥氏体未再结晶区的相变形核率增大,最终获得细小的相变组织。
[0060] 因此,本发明具有如下有益效果:
[0061] 添加了微量的稀土元素Hf和La,对非金属夹杂物进行改性,细化了管线钢的晶粒,提高了氧化物的钉扎效果和耐层状撕裂性,提高了管线钢的强度和韧性;
[0062] 增大了热轧阶段奥氏体未再结晶区的相变形核率,获得管线钢细小的相变组织;
[0063] 采用循环调质热处理工艺,利用奥氏体和马氏体的循环再结晶,细化X52管线钢的晶粒尺寸,进一步提高了材料强韧性和材料抗氢脆性能;
[0064] 将淬火温度控制为910℃左右,在Nb,Ti等微合金完全固溶的情况下晶粒度相对较小;回火温度为600℃左右,马氏体析出大量均匀弥散分布的直径为5‑10nm的(Nb,Ti)C,可以钉扎位错,从而提升材料的强度;并且析出物与基体呈半共格界面,可大量不可逆的捕获氢原子,提升管线钢的抗氢脆性能;
[0065] 利用氦气冷却,冷却效果突出,冷却用时少,气体稳定,活性小,在高温环境下不易与金属发生反应,可对氦气进行回收纯化循环利用,显著降低生产成本,保证了淬火质量。
[0066] 管线钢悬挂式热处理,受热和冷却更加均,使管线钢快速均匀冷却,保证了管线钢的组织均匀,防止局部开裂;
[0067] 通过析出相与微观组织的改变,显著提高了X52管线钢的力学性能和抗氢脆性能,延长了X52管线钢的服役寿命。附图说明
[0068] 图1是本发明的一种结构示意图;
[0069] 图2是本发明的圆形竖筒和滑轨的一种俯视图;
[0070] 图3是本发明的实施例1的一种金相图
[0071] 图4是本发明的实施例1的一种TEM图;
[0072] 图5是本发明的实施例1的一种HRTEM图;
[0073] 图6是本发明的实施例1与对比例分别在6.3MPaN2和H2环境下的一种应力—应变曲线图;
[0074] 图7是本发明的实施例1与对比例分别在6.3MPaN2和H2环境下的一种ΔK—da/dN曲线图;
[0075] 图8是本发明的实施例1与对比例分别在6.3MPaN2和H2环境下的一种Δa—J integral曲线图。

具体实施方式

[0076] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
[0077] 实施例1
[0078] 如图1、图2所示的实施例是一种Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢,X52管线钢由碳C、锰Mn、磷P、硫S、铜Cu、镍Ni、铬Cr、钼Mo、铪Hf、镧La、铌Nb、铊Ti和铁Fe组成;X52管线钢中各成分的质量百分比为:
[0079] C:0.1%,Mn:1.33%,P:0.015%,S:0.025%,Cu:0.25%,Ni:0.18%,Cr:0.14%,Mo:0.1%,Hf:0.0002%,La:0.0003%,Nb:0.02%,Ti:0.038%,余量为Fe。
[0080] 一种Nb‑Ti微合金化抗氢脆管线钢的制备方法,包括实验室用的加热炉1,设于加热炉右侧的实验室用的冷却炉2,设于加热炉和冷却炉上方的实验室用的送料机构;
[0081] 加热炉包括上端开口的加热炉体10,设于加热炉体上的左炉门11和右炉门12,设于加热炉体内侧壁上的多个加热器15,设于加热炉体上端的加热盖板13,和设于加热炉体上的第一温度压力传感器14;冷却炉包括上端开口的冷却炉体20,设于冷却炉体左端的冷却炉门21,设于冷却炉体上端的冷却盖板22,设于冷却炉体上的第二温度压力传感器23;冷却炉下端与外部气瓶5连接,外部气瓶上设有第一电磁阀50;
[0082] 还包括冷却循环机构,冷却循环机构包括两端均与冷却炉连接的气体管道41,设于气体管道中的若干个用于给冷却气体加压的增压泵42;冷却炉中设有与气体管道连接的若干个气体喷嘴,气体管道上设有气冷电机44连接,气冷电机通过连接管与冷却炉体右部联通;
[0083] 送料机构包括固定架30,设于固定架上的两个滚轮31,设于两个滚轮上的传送带32,与一个滚轮的转轴连接的主动电机,设于传送带上的上下调节器33,设于上下调节器下端的挂钩34;还包括控制器,控制器分别与第一电磁阀、气冷电机、主动电机、第一温度压力传感器、第二温度压力传感器、各个加热器和各个增压泵电连接。
[0084] 连接管替换为氦气纯化机构,氦气纯化机构包括依次通过导气管60连接的抽气泵61、吸附过滤器62、压缩机63、气体分离器64、换热器65和回收气瓶66;抽气泵与冷却炉体右侧壁连接,回收气瓶与冷却炉体右侧壁连通,回收气瓶与冷却炉之间的导气管上设有第二电磁阀300;换热器与回收气瓶之间的导气管上设有第三电磁阀301,换热器通过导气管与气冷电机的气冷电机箱303连接,换热器与气冷电机箱之间的导气管上设有第四电磁阀
302;控制器分别与抽气泵、吸附过滤器、压缩机、气体分离器、换热器、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀电连接。
[0085] 冷却炉体中设有圆形竖筒7,圆形竖筒包括四块圆心角为90°的弧形板71,冷却炉体的底板上设有呈辐射状分布的四条滑轨72,四块弧形板下端均设有支撑竖杆73,四条支撑竖杆通过滑块分别与四条滑轨滑动连接,圆形竖筒上设有均匀分布的安装孔,各个气体喷嘴分别安装在各个安装孔上,各个气体喷嘴后部均通过软管与气体管道连接。
[0086] 制备方法包括如下步骤:
[0087] 步骤1,熔炼:
[0088] 工作人员在真空感应熔炼炉中按照质量百分比加入碳C、锰Mn、磷P、硫S、铜Cu、镍Ni、铬Cr、钼Mo、铪Hf、镧La、铌Nb、铊Ti和铁Fe进行熔炼,熔炼过程中全程吹氩气保护,避免钢水氧化,熔炼后浇铸形成钢坯;
[0089] 步骤2,加热:
[0090] 工作人员将钢坯放进加热炉中,控制各个加热器加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到1100℃‑1150℃,保温40min以上,取出加热炉中的钢坯;
[0091] 步骤3,穿孔:
[0092] 工作人员利用穿孔机在钢坯上穿孔,得到钢管;
[0093] 利用顶头穿过钢坯的中心,顶头的转速为55r/min,穿孔速率为0.7m/min,初穿温度为1100℃,终穿温度为1000℃,得到钢管。
[0094] 步骤4,轧制:
[0095] 工作人员利用热轧机对钢管的管壁进行连续热轧;
[0096] 初轧温度为900℃,终轧温度为850℃,热轧阶段累积压下率65%,轧制道次为4。
[0097] 步骤5,工作人员对钢管进行两次水冷,得到管线钢8;第一次水冷温度为840℃,第二次水冷温度为520℃,然后将钢管空冷至室温;
[0098] 步骤6,工作人员利用钻孔机在管线钢一端的管壁上钻挂钩孔,将钻挂钩孔后的管线钢挂在挂钩上,通过调节上下调节器改变管线钢所处的高度;取下加热盖板,打开左炉门,通过控制器控制主动电机工作,传送带带动挂钩向右移动,将管线钢运送到加热炉中,使主动电机停止工作,关上左炉门,盖上加热盖板;
[0099] 步骤7,进行第一次调质处理:
[0100] 步骤7‑1,工作人员通过控制器控制各个加热器以7℃/min的升温速率加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到920℃,保温60min,使加热炉的各个加热器停止工作;
[0101] 步骤7‑2,工作人员取下加热盖板和冷却盖板,打开右炉门和冷却炉门,通过上下调节器调节挂钩所处的高度,控制主动电机工作,传送带带动挂钩向右移动,传送带将管线钢运送到冷却炉的中心位置,四块弧形板的初始位置均靠近冷却炉体内侧壁,工作人员推动每块弧形板向靠近管线钢的方向移动,使每块弧形板的支撑竖杆均通过滑块沿对应的滑轨滑动,使四块弧形板移动至合拢构成圆形竖筒形状的结构,使各个气体喷嘴的出气口均匀围绕且面向管线钢外侧;使主动电机停止工作,关闭右炉门和冷却炉门,盖上加热盖板和冷却盖板;
[0102] 通过控制器控制第一电磁阀打开,由外部气瓶向冷却炉内充入氦气,观察第二温度压力传感器检测的气压数据,使冷却炉内的气压维持在1.5MPa范围内;
[0103] 工作人员通过控制器控制抽气泵工作,使冷却炉中的气体经吸附过滤器过滤杂质颗粒;通过压缩机增加气压使氦气在气体分离器中通过,通过换热器对纯化后的氦气冷却,控制第四电磁阀打开,使氦气经回收纯化机构提纯后进入气冷电机箱中;通过控制器控制气冷电机工作,各个增压泵增压,使冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机和各个增压泵,关闭第四电磁阀;第三电磁阀打开,控制抽气泵工作50分钟,将冷却后纯化的氦气抽入回收气瓶中后,控制第三电磁阀关闭;
[0104] 步骤7‑3,工作人员打开冷却炉门和右炉门,取下加热盖板和冷却盖板,工作人员推动每块弧形板沿轨道滑动,使每块弧形板逐渐靠近炉体内侧壁,控制主动电机工作,传送带带动挂钩向左移动,将管线钢运送到加热炉的中间位置,使主动电机停止工作,关闭右炉门和加热盖板;
[0105] 通过控制器控制各个加热器以5℃/min的升温速率加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到600℃,保温120min,使各个加热器停止工作;打开右炉门,取下加热盖板,使主动电机工作,传送带带动挂钩向右移动,将管线钢运送到加热炉和冷却炉的之间的空间中,关上右炉门,盖上加热盖板,使管线钢冷却到室温;
[0106] 步骤8,进行第二次调质处理:
[0107] 步骤8‑1,工作人员打开右炉门,取下加热盖板,使主动电机工作,传送带带动挂钩向左移动,将管线钢运送到加热炉的中间位置,使主动电机停止工作,关闭右炉门,盖上加热盖板;通过控制器控制各个加热器以7℃/min的升温速率加热,观察第一温度传感器检测的温度数据,使加热炉内的温度达到910℃,保温60min,使加热炉的各个加热器停止工作;
[0108] 步骤8‑2,工作人员取下加热盖板和冷却盖板,打开右炉门和冷却炉门,使主动电机工作,传送带将管线钢运送到冷却炉的中心位置,工作人员推动每块弧形板向靠近管线钢的方向移动,使每块弧形板的支撑竖杆均通过滑块沿对应的滑轨滑动,使四块弧形板移动至合拢构成圆形竖筒形状的结构,使各个气体喷嘴的出气口均匀围绕且面向管线钢外侧;使主动电机停止工作,关闭右炉门和冷却炉门,盖上加热盖板和冷却盖板;
[0109] 工作人员通过控制器控制第二电磁阀打开,使回收气瓶的氦气充入冷却炉中,观察第二温度压力传感器检测的气压数据,使冷却炉内的气压维持在1.5MPa范围内,关闭第二电磁阀;
[0110] 启动抽气泵,控制器控制第四电磁阀打开,使氦气经纯化机构提纯后进入气冷电机箱中;通过控制器控制气冷电机工作,各个增压泵增压,冷却后的氦气经各个气体喷嘴喷向管线钢,对管线钢进行气体冷却,直至第二温度压力传感器检测的温度数据降至室温,关闭气冷电机,和各个增压泵,关闭第四电磁阀;第三电磁阀打开,控制抽气泵工作50分钟,将冷却后的氦气抽入回收气瓶中后,控制第三电磁阀关闭。
[0111] 步骤8‑3,重复步骤7‑3一次,管线钢制备过程结束。
[0112] 对比例:
[0113] X52管线钢为钢铁厂生产的掺氢天然气管道用钢,其化学成分和质量百分比,除了没有添加稀土元素Hf和La,其余元素种类和质量分数与实施例1中的相同;对于其性能的测试也与实施例1相同。
[0114] 对实施例1及对比例在Instron8801试验机上进行慢应变率拉伸试验(SSRT)、疲劳裂纹扩展试验(FCG)和断裂韧性试验(J1C),得到6.3MPaH2和6.3MPaN2环境下X52管线钢样品的应力—应变曲线,其性能测试结果见表1,2;ΔK—da/dN曲线,其性能测试结果见表3;Δa—J integral曲线,其性能测试结果见表4。
[0115] 表1实施例1与对比例在N2环境下性能测试结果
[0116]实验材料 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 延伸率/%
实施例 528 616 19.6
对比例 461 552 20.1
[0117] 表2实施例1与对比例在H2环境下性能测试结果
[0118]实验材料 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 延伸率/%
实施例 532 610 18.7
对比例 456 551 18.0
[0119] 表3在N2和H2环境下对比例和实施例1在ΔK45下的疲劳裂纹扩展速率和加速因子(在H2环境中da/dN值比上N2环境中的da/dN值)
[0120]实施例 对比例
‑4 ‑4
6.3MpaN2 4.6*10 4.1*10
‑3 ‑3
6.3MpaH2 4.3*10 5.4*10
加速因子 9.3 13.2
[0121] 表4在N2和H2环境下实施例1和对比例的断裂韧性值
[0122]实施例 对比例
2 2
6.3MpaN2 216.8KJ/m 226.7KJ/m
2 2
6.3MpaH2 72.8KJ/m 63.0KJ/m
[0123] 利用光学显微镜观察实施例1制成的管线钢的金相组织,结果如下:晶粒尺寸有一定的减小,晶粒尺寸保持在20μm左右。
[0124] 晶粒尺寸减小的原因是:轧制变形时大变形量、连续调质和合金元素阻碍晶界的迁移。
[0125] 通过透射电镜观察其析出相的特征,分析表明:马氏体基体析出大量均匀弥散分布直径为5‑10nm的(Nb,Ti)C颗粒,上述析出相可钉扎位错,使位错滑移的阻力变大、管线钢的强度增大。此外,析出相与基体的界面呈半共格状态。
[0126] 已有研究表明,完全共格析出相的氢捕获能只有1.7‑4.0kJ/mol,无法捕获到氢原子;非共格析出相的氢捕获能(>90kJ/mol),由于势垒太高,它们在室温下几乎不能被氢填充。本发明的实施例1中的半共格析出相的氢捕获能为30‑70kJ/mol,可在室温下大量不可逆的捕获氢原子,具有优异的抗氢脆性能;
[0127] 通过对实施例1与对比例在6.3MPaH2和6.3MPa N2环境下的慢应变率拉伸试验、疲劳裂纹扩展试验、断裂韧性试验的试验结果的对比可以看出:
[0128] 实施例1制成的管线钢的强度明显高于对比例钢,而塑韧性并没有明显的下降。此外,实施例1的管线钢强度升高,但氢脆敏感性明显降低。因此,可得出本发明的X52管线钢在强度增大的同时,可明显降低氢脆敏感性,具有优秀的综合力学性能。
[0129] 组织观察及性能检测:
[0130] 将管线钢样品用#400‑#2000碳化砂纸机械研磨,之后用1μm金刚石悬浮液进行抛光。随后,样品在5%硝酸乙醇溶液中腐蚀10s,用无水乙醇冲洗并用吹机吹干后,用光学显微镜观察其金相组织如图3所示。
[0131] 从图3中可以看出:本发明的X52管线钢的晶粒尺寸有一定的减小,晶粒尺寸保持在20μm左右。主要因为轧制变形时大变形量、连续调质和合金元素阻碍晶界的迁移所致。
[0132] 采用线切割制备10mm×10mm的目标成品试样,用不同型号的砂纸将样品逐级研磨至50μm~55μm,并在冲孔器上冲出直径为3mm的圆片,随后采用3000#砂纸继续研磨至40μm~45μm;采用电解双喷方式进行减薄穿孔,电解液为5%高氯酸和95%醋酸混合溶液;最后采用透射电镜对热处理后的试样进行(Nb,Ti)C析出物分布、大小进行分析,如图4所示;
[0133] 从图4中可以看出:马氏体基体析出大量均匀弥散分布直径为5‑10nm的(Nb,Ti)C颗粒,纳米析出相可以钉扎位错,导致位错滑移的阻力变大,从而使钢的强度增大。
[0134] 用HRTEM以原子尺度来观察与分析析出相与基体的取向关系,如图5所示。
[0135] 从图5中可以看出:直径为5‑10nm的(Nb,Ti)C颗粒析出相与基体的界面呈半共格状态。半共格析出相的氢捕获能为30‑70kJ/mol,可在室温下大量不可逆的捕获氢原子,使氢原子在管线钢中较慢的扩散和较少聚集,从而使管线钢具有优异的抗氢脆性能。
[0136] 对实施例1及对比例在Instron8801(100KN)试验机上进行慢应变率拉伸试验(SSRT),结果如图6所示;
[0137] 从图6中可以看出:在N2中,实施例1的强度明显比对比例的要高,延伸率却下降的很少;在H2中,实施例1的延伸率却明显高于对比例,即实施例1的氢脆敏感性明显小于对比例。
[0138] 疲劳裂纹扩展试验(FCG),结果如图7所示;
[0139] 从图7中可以看出:在N2中,由于实施例1的延伸率稍小于对比例,使实施例1试样的裂纹钝化程度小于对比例,所以裂纹扩展速率大于对比例。在H2中,实施例1的裂纹扩展速率却小于对比例,表明实施例1的氢致裂纹连续扩展的程度小于对比例,实施例1的氢脆敏感性明显小于对比例。
[0140] 断裂韧性试验(J1C),结果如图8所示;
[0141] 从图8中可以看出:在N2中,因为实施例1的延伸率小于对比例,使实施例1在断裂过程种吸收的能量低于对比例,断裂韧性值实施例1低于对比例。在H2中,实施例1的断裂韧性却高于对比例,即施例1的试样断裂需要比对比例吸收更高的能量,实施例1的氢脆敏感性明显小于对比例。
[0142] 在实验前,首先对环境箱进行抽真空处理,使真空度在0.1Pa左右,而后再通入一定的氩气进行置换,后继续抽真空达0.1Pa后通入6.3MPaH2或N2,实验在箱内气压稳定后再‑5 ‑1进行。慢应变率拉伸试验的拉伸速率为10 s ;疲劳裂纹扩展用的是恒ΔP试验,ΔP为
6.5KN;断裂韧性试验用位移控制,位移加载速率为0.12mm/min。
[0143] 以上测试结果表明,本发明的X52管线在氢气环境中表现出优异的抗氢脆性能,在氢气环境中本发明X52管线钢的延伸率可达18.7%,抗拉强度达到610MPa,满足高强度及优异的抗氢脆性能要求。说明本发明在提高抗氢脆性能的同时,也满足了力学性能要求。
[0144] 实施例2
[0145] 实施例2中,X52管线钢中各成分的质量百分比为:C:0.08%,Mn:1.20%,P:0.01%,S:0.02%,Cu:0.20%,Ni:0.12%,Cr:0.10%,Mo:0.08%,Hf:0.0001%,La:
0.0001%,Nb:0.018%,Ti:0.035%,余量为Fe。
[0146] 实施例2中的其它结构和方法部分与实施例1中相同。
[0147] 实施例3
[0148] 实施例3中,X52管线钢中各成分的质量百分比为:C:0.28%,Mn:1.4%,P:0.03%,S:0.03%,Cu:0.50%,Ni:0.50%,Cr:0.30%,Mo:0.15%,Hf:0.0003%,La:0.0003%,Nb:0.036%,Ti:0.05%,余量为Fe。
[0149] 实施例3中的其它结构和方法部分与实施例1中相同。
[0150] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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