管線鋼完整版本

一、管線鋼一、管線鋼

管線鋼是指用于輸送石油、天然氣等的大口經(jīng)焊接鋼管用熱軋卷板或?qū)捄癜?。管線鋼在使用過程中，除要求具有較高的耐壓強(qiáng)度外，還要求具有較高的低溫韌性和優(yōu)良的焊接性能。制造石油、天然氣集輸和長輸管或煤炭、建材漿體輸送管等用的中厚板和帶卷稱為管線用鋼（steelforpipeline）。一般采用中厚板制成厚壁直縫焊管，而板卷用于生產(chǎn)直縫電阻焊管或埋弧螺旋焊管。國內(nèi)擁有70萬t／a口徑在1800mm以內(nèi)的螺旋焊管的生產(chǎn)能力，近年已建立了口徑在1600mm以內(nèi)的直縫厚壁焊管的生產(chǎn)線。國內(nèi)能生產(chǎn)符合API5L標(biāo)準(zhǔn)的管線工程設(shè)計要求的管線鋼僅有10多年的歷史，首推寶鋼，還有鞍鋼、武鋼、攀鋼、酒鋼、舞鋼等，穩(wěn)定生產(chǎn)X60～X70級管線鋼并在國際市場上占有一定的地位，目前已投入生產(chǎn)的X80級管線鋼質(zhì)量也達(dá)到了國際先進(jìn)水平，X100級管線鋼已經(jīng)研制出來，尚未投入批量生產(chǎn)。管線鋼的技術(shù)要求現(xiàn)代管線鋼屬于低碳或超低碳的微合金化鋼，是高技術(shù)含量和高附加值的產(chǎn)品，管線鋼生產(chǎn)幾乎應(yīng)用了冶金領(lǐng)域近20多年來的一切工藝技術(shù)新成就。目前管線工程的發(fā)展趨勢是大管徑、高壓富氣輸送、高寒和腐蝕的服役環(huán)境、海底管線的厚壁化。因此現(xiàn)代管線鋼應(yīng)當(dāng)具有高強(qiáng)度、低包申格效應(yīng)、高韌性和抗脆斷、低焊接碳素量和良好焊接性、以及抗HIC和抗H2S腐蝕。優(yōu)化的生產(chǎn)策略是提高鋼的潔凈度和組織均勻性，C≤0．09％、S≤0．005％、P≤0．01％、O≤0．002％，并采取微合金化，真空脫氣＋CaSi、連鑄過程的輕壓下，多階段的熱機(jī)械軋制以及多功能間歇加速冷卻等工藝。目前國內(nèi)外管線規(guī)范中沒有管線用鋼材的韌性指標(biāo)，僅對管材有具體要求：（1）最低使用溫度下（－5℃）DWTT≥85％SA；（2）最低使用溫度下（－5℃）夏比沖擊吸收功≥145J。當(dāng)前管線鋼的技術(shù)條件普遍采用美國石油協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)APISpec5L，但是國內(nèi)具體工程或具體用戶的訂貨技術(shù)條件往往較API標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格得多。(一)、成分設(shè)計思想1管線鋼中碳的作用與控制，碳是增加鋼的強(qiáng)度的有效元素，但是它對鋼的韌性、塑性和焊接性有負(fù)面影響。降低碳含量可以改善脆性轉(zhuǎn)變溫度和焊接性極地管線和海洋管線對低溫韌性、斷裂抗力以及延性和成形性的需要，要求更低的含碳量。對于微合金化鋼，低的碳含量可以提高抗HIC的能力和熱塑性。按照API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管線鋼中的碳通常為0.025一0.12，并趨向于向低碳方向或超低碳方向發(fā)展。在綜合考慮管線鋼抗HIC性能、野外可焊性和晶界脆化時，最佳C應(yīng)控制在0.01一0.05之間。2管線鋼中錳的作用與控制為保證管線鋼中低的含碳量，通常是以錳代碳，Mn的加入引起固溶強(qiáng)化，用錳來提高其強(qiáng)度。錳在提高強(qiáng)度的同時，還可以提高鋼的韌性。但如果錳含量過高對管線鋼的焊接性能造成不利影響，有可能導(dǎo)致在管線鋼鑄坯內(nèi)發(fā)生錳的偏析，且隨著碳含量的加，這種缺陷會更顯著。因此，根據(jù)板厚和強(qiáng)度，管線鋼中錳的加入量一般是1.1-2.0。3管線鋼中硫的作用與控制硫是管線鋼中影響抗HIC能力和抗SSC能力的主要元素。隨著硫含量的增加，HIC敏感性顯著增加，只有當(dāng)S<0.0012時，HIC明顯降低。值得注意的是硫易與錳結(jié)合生成MnS夾雜物。當(dāng)MnS夾雜變成粒狀夾雜物時，隨著鋼強(qiáng)度的增加，單純降低硫含量不能防止HIC。如X65級管線鋼，當(dāng)硫含量降到20ppm時其裂紋長度比仍高達(dá)30%以上。硫還影響管線鋼的沖擊韌性，硫含量升高沖擊韌性值急劇下降。管線鋼中硫的控制通常是在爐外精煉時采用噴粉、真空、加熱造渣、喂絲、吹氣攪拌進(jìn)行，實踐中常常是幾種手段綜合使用。此外，條狀硫化物是產(chǎn)生氫致裂紋的必要條件，對鋼水進(jìn)行鈣處理將其改變?yōu)榍蛐?，可降低其危害?管線鋼中磷的作用與控制由于磷在管線鋼中是一種易偏析元素，在偏析區(qū)其淬硬性約為碳的二倍。由二倍磷含量與碳當(dāng)量2P+Ceq，對管線鋼硬度的影響可知，隨著2P+Ceq的增加，含碳0.12~0.22%的管線鋼的硬度呈線性增加，而含0.02~0.03%的管線鋼，當(dāng)2P+Ceq大于0.6%時，管線鋼硬度的增加趨勢明顯減緩。磷還會惡化焊接性能，對于嚴(yán)格要求焊接性能的管線鋼，應(yīng)將磷限制在0.04%以下。磷能顯著降低鋼的低溫沖擊韌性，提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，使鋼管發(fā)生冷脆。而且低溫環(huán)境用的高級管線鋼，當(dāng)磷含量大于0.015%時，磷的偏析也會急劇增加。對于高質(zhì)量的管線鋼應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中的磷含量越低越好。通常采用鐵水預(yù)處理去除鱗。在煉鋼整個過程中均可脫磷，如鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐以及爐外精煉，但最終脫磷都是采用爐外精煉來完成。5管線鋼中氫的作用與控制，管線鋼中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，HIC產(chǎn)生的幾率越大，腐蝕率越高，平均裂紋長度增加越顯著，自真空處理技術(shù)出現(xiàn)以后，鋼中氫已可穩(wěn)定控制在0.0002%以下。鋼中氫是導(dǎo)致白點和發(fā)裂的主要原因。管線鋼中的氫含高，HIC產(chǎn)生的幾率越大，腐蝕率越高，平均裂紋長度增加越顯著。利用轉(zhuǎn)爐CO氣泡沸騰脫氫和爐外精煉脫氣過程可很好地控制鋼中的氫含量。采用RH、DH或吹氬攪拌等均可控制[H]≤1.5ppm。

另外，要防止煉鋼的其它階段增氫。采用鋼包和中間包預(yù)熱烘烤可以有效降低鋼水的吸氫量。連鑄過程中，在鋼包和中間包系統(tǒng)中對保護(hù)套管加熱和同一保護(hù)套管的反復(fù)使用可明顯降低鋼液的吸氫量。6管線鋼中氧的作用與控制鋼中氧含量過高，氧化物夾雜以及宏觀夾雜增加，嚴(yán)重影響管線鋼的潔凈度。鋼中氧化物夾雜是管線鋼產(chǎn)生HIC和SSCC的根源之一，對鋼的各種性能都起著有害的作用尤其是當(dāng)夾雜物直徑大于50μm后，嚴(yán)重惡化鋼的各種性能。為了防止鋼中出現(xiàn)直徑大于50μm10-6m的氧化物夾雜，減少氧化物夾雜數(shù)量，一般控制鋼中氧含量小于0.0015。采用爐外精煉可獲得較低的氧含量，國外許多廠家經(jīng)爐外精煉處理后成品鋼中T[O]最低可達(dá)5ppm10-6%的水平。另外，由于耐火材料供氧，鋼水在運輸和澆注過程中應(yīng)盡量減少二次氧化。通過改進(jìn)以及選擇良好的中間包覆蓋渣和連鑄保護(hù)渣，取得較好的效果。目前工業(yè)上已能生產(chǎn)雜質(zhì)含量小于0.01的高純鋼，預(yù)計到21世紀(jì)中葉有可能生產(chǎn)出雜質(zhì)含量只有百萬分之幾的高純鋼。7管線鋼中銅的作用與控制加入適量的銅，可以顯著改善管線鋼抗HIC的能力。隨著銅含量的增加，可以更有效地防止氫原子滲入鋼中，平均裂紋長度明顯減少。當(dāng)銅含量超過0.2%時，能在鋼的表面形成致密保護(hù)層，HIC會顯著降低，鋼板的平均腐蝕率明顯下降，平均裂紋長度幾乎接近于零。但是，對于耐CO?腐蝕的管線鋼，添加Cu會增加腐蝕速度。當(dāng)鋼中不添加Cr時，添加0.5%Cu會使腐蝕速度提高2倍。而添加0.5%Cr以后，u小于0.2%時，腐蝕速度基本不受影響，當(dāng)Cu達(dá)到0.5%時，腐蝕速度明顯加快。8管線鋼中其它元素的作用與控制化學(xué)成分中的碳和鈮是控制鋼板的強(qiáng)度、韌性、可焊性和焊接熱影響區(qū)裂紋敏感性及對氫誘裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋敏感性的主要因素。微合金元素Nb、V、Ti、Mo在管線鋼中的作用與這些元素的碳化物、氮化物和碳氮化物的溶解和析出行為有關(guān)。管線鋼除了以上三種普遍使用的合金元素外，還應(yīng)根據(jù)鋼的性能要求加入其它少量合金元素，例如B、Mo、Ni、Cr、Cu等。鈮是管線鋼中不可缺少的微合金元素，能改善低溫韌性。API標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的管線鋼鈮含量下限為0.005%然而實際在鋼中的控制水平都在0.03~0.05%之間，為標(biāo)準(zhǔn)中的下限值的6~10倍。釩有較高的沉淀強(qiáng)化和較弱的細(xì)化晶粒作用，一般在管線鋼設(shè)計中不單獨使用釩。管線鋼中加入微量的釩，可以通過增加沉淀硬化效果來提高鋼板的強(qiáng)度。國外實物鋼板中的含釩量多數(shù)控制在0.05~0.10%之間，為API標(biāo)準(zhǔn)中的下限值的2.5~5.0倍。鈦與鋼中的C、N等形成化合物，為了降低鋼中固溶氮含量，通常采用微鈦處理，使鋼中的氮被鈦固定。鋼中加入微量的鈦，可以通過提高提高鋼板強(qiáng)度和韌性的目的，尤其是對提高焊接熱影響區(qū)的韌性具有獨特的貢獻(xiàn)。鉬也是管線鋼中主要的合金元素之一，隨著鉬含量的升高，抗拉強(qiáng)度升高。鋼中鉬有利于針狀組織的發(fā)展，隨著鋼中鉬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，針狀鐵素體的含量增加，因而能在極低的碳含量下得到很高的強(qiáng)度。鋼中加入鈣、鋯、稀土金屬，可以改變硫化物和氧化物的成分，使其塑性降低。采用這種方法，可以使鋼板的各向異性大大減輕，使橫向夏比沖擊功增加一倍，達(dá)到或接近縱向夏比沖擊功數(shù)值。為了使鋼板各向異性達(dá)到最小，稀土與硫的比例控制在2.0左右最為合適。9管線鋼中夾雜物的作用與控制在大多數(shù)情況下，HIC都起源于夾雜物，鋼中的塑性夾雜物和脆性夾雜物是產(chǎn)生HIC的主要根源。分析表明HIC端口表面有延伸的MnS和Al2O3點鏈狀夾雜，而SSCC硫化物應(yīng)力腐蝕開裂的形成與HIC的形成密切相關(guān)。因此，為了提高抗HIC和抗SSCC能力，必須盡量減少鋼中的夾雜物、精確控制夾雜物形態(tài)。鈣處理可以很好地控制鋼中夾雜物的形態(tài)，從而改善管線鋼的抗HIC和SSCC能力。當(dāng)鋼中含硫0.002~0.005%時，隨著Ca/S的增加，鋼的HIC敏感性下降。但是，當(dāng)Ca/S達(dá)到一定值時，形成CaS夾雜物，HIC會顯著增加。因此，對于低硫鋼來說，Ca/S應(yīng)控制在一個極其狹窄的范圍內(nèi)，否則，鋼的抗HIC能力明顯減弱。（二）生產(chǎn)工藝焊接鋼管按工藝區(qū)分主要有電阻焊(ERW)、螺旋埋弧焊(SSAW)和直縫埋弧焊(LSAW)三種工藝。這三種工藝生產(chǎn)的焊管，因其原料、成型工藝、口徑大小以及質(zhì)量的不盡相同，在應(yīng)用領(lǐng)域里各有定位。1.直縫電阻焊管(ERW)

電阻焊管是我國最早生產(chǎn)、應(yīng)用范圍最廣、生產(chǎn)機(jī)組最多(2000余家)、產(chǎn)量最高(占焊管總產(chǎn)能的80%左右)的鋼管品種，產(chǎn)品規(guī)格為Ф20～610mm，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。ERW219－610mm機(jī)組自20世紀(jì)80年代以來，約有30余套是從國外引進(jìn)的較先進(jìn)技術(shù)。經(jīng)過多年生產(chǎn)實踐，裝備技術(shù)水平又有較大進(jìn)步，產(chǎn)品質(zhì)量也在不斷改善。因其投資少，見效快，應(yīng)用范圍廣而發(fā)展迅猛。隨著板材CSP生產(chǎn)工藝的發(fā)展，為其提供了低本錢、質(zhì)量可靠的原料，并為其今后進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。這部分產(chǎn)品已由流體輸送、結(jié)構(gòu)領(lǐng)域向無縫管應(yīng)用領(lǐng)域的油井管、管線管發(fā)展。其典型生產(chǎn)工藝流程應(yīng)為：板帶原料→原料預(yù)處理→冷彎成型→焊接→焊縫熱處理→焊縫(管體)探傷→精整→成品焊管。2.螺旋埋弧焊管(SSAW)螺旋埋弧焊管設(shè)備投資較少，因采用價格較低的窄帶(板)卷連續(xù)焊接生產(chǎn)大口徑(Ф1016～3200mm)焊管，生產(chǎn)工藝簡單、運行用度低，具有低本錢運行上風(fēng)。目前，我國油氣輸送螺旋焊管已形成了以石油系統(tǒng)所屬鋼管廠為主的基本格式。采用低殘余應(yīng)力成型和管端機(jī)械擴(kuò)徑等先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量控制的螺旋焊管在質(zhì)量上可與直縫焊管相媲美，我國西氣東輸?shù)扔蜌忾L輸管道工程中獲得了廣泛應(yīng)用，是我國油氣長輸管道工程采用的主要管型。其目前的產(chǎn)能已經(jīng)能夠滿足我國油氣長輸管道工程建設(shè)的需要，并已大量出口。3.直縫埋弧焊管(LSAW)直縫埋弧焊在我國是較晚發(fā)展起來的先進(jìn)制管技術(shù)，過往主要采用UOE技術(shù)制造。近年來漸進(jìn)式JCOE在我國和全世界逐漸成為另一種新的主流技術(shù)。直縫埋弧焊管質(zhì)量可靠，廣泛應(yīng)用于油氣高壓輸送主干線上。該焊管機(jī)組由于投資相對較大，使用的原材料為本錢較高的單張寬厚板，工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品本錢較高。由于我國高壓油氣輸送管線每年需要大中口徑焊管100萬t左右，主要采用螺旋焊管，直縫埋弧焊管將作為螺旋焊管的補(bǔ)充，主要應(yīng)用于螺旋焊管機(jī)組不能生產(chǎn)的大壁厚鋼管(17．5mm以上)和彎管用母管，其用量受到一定限制。(三)顯微組織管線鋼作為低碳微合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)用鋼已被各大鋼廠廣泛重視，根據(jù)管線鋼各相顯微硬度可分為多邊形鐵素體(PF)、珠光體(P)、針狀體素體(AF)、粒狀鐵素體(GF)、貝氏體鐵素體（BF）、下貝氏體(LB)、馬氏體（M）順序依次升高。下面對其形貌進(jìn)行簡單敘述與區(qū)分。1：多邊形鐵素體(PF)又稱為等軸鐵素體，是在很慢的冷卻速度下形成的先共析鐵素體，具有規(guī)則的晶粒外形，一般在如果轉(zhuǎn)變量很少，常常從晶界開始，圍繞原奧氏體母相晶界的輪廓析出，故常稱它們?yōu)榉戮Ы缧虵(AllotriomorphFerrite)。(低碳超低碳微合金化管線鋼顯微組織的研究進(jìn)展)準(zhǔn)多邊鐵素體或塊狀鐵素體也是先共析鐵素體的產(chǎn)物，但通過另一類相變方式―塊狀轉(zhuǎn)變而得到。塊狀轉(zhuǎn)變的特點是新相與母相成分相同，因此只要把合金過冷至新相和母相自由能相同的溫度下，就能發(fā)生這類轉(zhuǎn)變。含碳很低的碳鋼在快速冷卻時有可能滿足這個條件，以塊狀轉(zhuǎn)變方式實現(xiàn)先共析轉(zhuǎn)變。和準(zhǔn)多邊F(QF)或塊狀M(MF)多邊F故稱其為多邊F或等軸F。2：準(zhǔn)多邊形鐵素體也稱塊狀鐵素體(MF)，但是現(xiàn)在很多文獻(xiàn)也通稱為多邊形鐵素體或等軸鐵素體，是在較低溫度下通過令一類相變方式——塊狀轉(zhuǎn)變而得到。塊狀轉(zhuǎn)變的特點是新相與母相成分相同，合金只要過冷至新相、母相自由能相同溫度下，就能發(fā)生這類轉(zhuǎn)變。QF的生長都是由熱激活過程所控制，鐵素體晶粒生長可越過奧氏體晶界，使原奧氏體晶界的輪廓被掩蓋。3：珠光體(P)是過冷奧氏體在A1以下的共析轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，是鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。通常根據(jù)滲碳體的形態(tài)不同，把珠光體分為片狀珠光體、粒狀（球狀）珠光體和針狀珠光體，其中管線鋼中常見的是片狀珠光體，這是因為滲碳體呈片狀，是由一層鐵素體和一層滲碳體層層緊密堆疊而成。一般通過金相電鏡就能看到是黑乎乎一個多邊形體（珠光體團(tuán)），很少觀察到片層結(jié)構(gòu)。通常珠光體均在奧氏體晶界上形核，然后向一側(cè)的奧氏體晶粒內(nèi)長大成珠光體團(tuán)，珠光體團(tuán)中的鐵素體及滲碳體與被長入的奧氏體晶粒之間不存在位向關(guān)系，形成可動的非共格界面，但與另一側(cè)的不易長入的奧氏體晶粒之間則形成不易動的共格界面，并保持一定的晶體學(xué)位向關(guān)系。在一個珠光體團(tuán)中的鐵素體與滲碳體之間存在著一定的晶體學(xué)位向關(guān)系，這樣形成的相界面，具有較低的界面能，同時這種界面可有較高的擴(kuò)散速度，以利于珠光體團(tuán)的長大。4：針狀鐵素體(AF)針狀鐵素體是低碳鋼(C＜0.15﹪)典型的貝氏體組織，由帶有高位錯度的板條鐵素體組成，若干鐵素體板條平行排列構(gòu)成板條束，一個奧氏體晶?？梢孕纬珊芏喟鍡l束，板條界為小角度晶界，板條束界面則為大角度晶界，板條間可能有條狀分布的M/A島。針狀鐵素體形態(tài)與低碳鋼中的無碳貝氏體相似，只是由于成形溫度稍高，略高于上貝氏體。板條特征不如無碳貝氏體發(fā)達(dá)，有些板條界在形成還會發(fā)生回復(fù)，以至常能觀察到板條界不連續(xù)的現(xiàn)象。。它的溫度以擴(kuò)散和剪切的混合機(jī)制實現(xiàn)轉(zhuǎn)變，因為轉(zhuǎn)變只涉及到鐵素體(F)，不形成Fe3C，其中的少量奧氏體只是殘留相(部分奧氏體冷卻時轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體)，故稱該產(chǎn)物為鐵素體，而不稱貝氏體。又由于鐵素體呈板條形態(tài)，因此命名為針狀鐵素體，獲得這類組織的鋼種稱為針狀鐵素體鋼。從本質(zhì)上看，針狀鐵素體屬于貝氏體，針狀鐵素體鋼就是貝氏體鋼。至于準(zhǔn)多邊鐵素體，雖然是介于多邊鐵素體和貝氏體之間的產(chǎn)物，但其本質(zhì)還是先共析鐵素體。針狀鐵素體的概念是由YESmith在1971年提出的，它是指低合金高強(qiáng)度鋼中所形成的一種不同于鐵素體―珠光體的類貝氏體組織，是微合金化鋼在控軋控冷過程中，在稍高于貝氏體溫度范圍，通過切變和擴(kuò)散的混合相變機(jī)制而形成的具有高密度位錯的非等軸鐵素體。有資料將其歸類于貝氏體范疇。針狀鐵素體在光學(xué)顯微鏡下的特征是不規(guī)則的鐵素體塊，所謂的"針狀"，是在透射電鏡下觀察到的形貌。它沒有完整連續(xù)的晶界，粒度參差不一，分布集中，晶粒間或晶粒內(nèi)分布著細(xì)小的灰色顆粒，即富碳(M/A)島；針狀鐵素體內(nèi)部隱約可見由浮凸和析出相勾勒出的亞晶條紋，晶內(nèi)具有較高密度的位錯。5：粒狀鐵素體(GF)與針狀鐵素體(AF)有很多相似之處，都屬于奧氏體中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，只是粒狀貝氏體的成形溫度稍高，或冷卻速度稍慢，因而組織形態(tài)稍有不同，所以把它們列為獨立的一類組織。與針狀F相同的是，都有彌散的奧氏體或M/A島分布與F基體中，不同的是，小島具有粒狀或者等軸形狀。TEM證實鐵素體基體由含有較高位錯密度細(xì)小亞晶組成，亞晶一般為等軸狀，在亞晶相遇處形成了封閉的島狀組成物。對粒狀鐵素體和粒狀貝氏體組織存在著很多爭議，研究貝氏體相變的不少學(xué)者認(rèn)為，粒狀鐵素體和粒狀貝氏體雖然形貌有相似之處，但轉(zhuǎn)變機(jī)理和本質(zhì)是不同的。前者是通過塊狀轉(zhuǎn)變析出的先共析鐵素體，島狀物呈不規(guī)則分布，而后者為中溫轉(zhuǎn)變形成的貝氏體，基體亞結(jié)構(gòu)為板條，島狀物呈長條狀，近于平行排列。我國不少學(xué)者把這兩種組織歸作一類，我們一般他這個歸結(jié)為一類；也有文獻(xiàn)提出粒狀鐵素體是粒狀貝氏體和準(zhǔn)多邊形鐵素體之間的過渡產(chǎn)物。(低碳超低碳微合金化管線鋼顯微組織的研究進(jìn)展)粒狀貝氏體(GB)，是由“上貝氏體型鐵素體＋小島狀組織(M/A島)”組成的，典型金相組織為不連續(xù)長條狀小島相互趨于平行分布于上貝氏體型鐵素體基體中。粒狀貝氏體的形成溫度是各種貝氏體轉(zhuǎn)變過程中最高的，其特點是碳的擴(kuò)散系數(shù)較大，碳在奧氏體中能長距離地擴(kuò)散，在低碳區(qū)形成鐵素體(α)相。條片狀α形成長大中，條片間一些小塊未轉(zhuǎn)變區(qū)域中，碳含量增加，在隨后冷卻中，部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體及貝氏體等組織，并部分殘留為室溫下的奧氏體，這些區(qū)域就成為粒貝中的小島。隨著α相長大，碳幾乎集中到一些孤立的奧氏體小島中，α相長大成塊狀，含碳極低。是介于QF和BF之間的范圍內(nèi)形成的顯微組織，為中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。只是形成溫度稍高，組織形態(tài)稍有差異，內(nèi)部基體上分布著粒狀或等軸狀的組織。連續(xù)冷卻條件下GF的形成同樣有一溫度區(qū)間。較高溫度下形成的GF組織中，鐵素體的亞結(jié)構(gòu)不呈板條狀。而是等軸亞晶，基體上的島趨于無序分布。較低溫度下形成的GF組織中鐵素體亞結(jié)構(gòu)為板條狀，基體上的島分布于板條間，較為有序。應(yīng)當(dāng)指出，不少貝氏體研究學(xué)者認(rèn)為較高溫度下形成的GF是通過塊狀轉(zhuǎn)變得到的，應(yīng)稱之為“粒狀組織”；較低溫度下形成的GF是通過切變機(jī)制得到的，可稱為粒狀貝氏體。研究認(rèn)為粒狀組織往往粗大，對強(qiáng)度和韌性不利，而粒狀貝氏體則有較好的性能。6：板條鐵素體又稱貝氏體鐵素體(BF)是由相互平行具有很高位錯密度的鐵素體板條束構(gòu)成，板條界為小角度晶界，板條束界面為大角度晶界。根據(jù)其板條特征，又稱之為板條鐵素體(LF)，板條間有時有條狀分布的M/A島。通常BF是在連續(xù)冷卻的一定溫度區(qū)間形成，當(dāng)形成溫度較高時板條不夠發(fā)達(dá)，有些板條形成還會發(fā)生回復(fù)，出現(xiàn)板條界不連續(xù)的現(xiàn)象。實際上貝氏體研究中經(jīng)常提及的BI、無碳貝氏體等組織均屬于貝氏體鐵素體范疇。BF的鑒別要依靠透射電鏡，由于BF板條是互相平行的，具有幾乎相同的晶體學(xué)方位，會使低角度鐵素體晶界沒有侵蝕區(qū)，使得BF束在光學(xué)顯微鏡下呈無特征的鐵素體晶粒，且觀察不到原奧氏體晶界。另外當(dāng)鐵素體晶粒之間存在奧氏體或M/A組元時，在光學(xué)顯微鏡下鐵素體晶粒顯示出針狀形態(tài)。從性能上看，由于BF的亞晶強(qiáng)化、位錯強(qiáng)化和晶粒細(xì)化的作用對強(qiáng)度和韌性有益，就其自身而言，板條束的大小和板條長寬比的不同將產(chǎn)生較大的性能差異。7:下貝氏體(LB)是一種兩相組織，是由鐵素體和碳化物組成。鐵素體針細(xì)小而均勻分布，而且鐵素體內(nèi)又沉淀析出，多量而彌散的ε―碳化物，故具有很高位錯密度。因此下貝氏體不但強(qiáng)度高，而且具有良好的塑韌性。(高強(qiáng)度管線鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變研究)當(dāng)碳含量較低時，下貝氏體鐵素體的形態(tài)與馬氏體很相似。形核部位大多在奧氏體晶界上，也有相當(dāng)數(shù)量位于奧氏體晶內(nèi)。碳化物為滲碳體或-ε碳化物，碳化物呈極細(xì)的片狀或顆粒狀，排列成行，約以55~60°的角度與下貝氏體的長軸相交，并且僅分布在鐵素體的內(nèi)部。鋼的化學(xué)成分，奧氏體晶粒大小和均勻化程度等對下貝氏體組織形態(tài)影響較小。8：馬氏體(M)是由奧氏體至A1線以上快速冷卻到Ms以下，抑制性分解的條件下形成的。由于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度極低，過冷度很打，形成速度極快，因此，鐵、碳原子不能進(jìn)行擴(kuò)散，奧氏體只能發(fā)生非擴(kuò)散性的晶格轉(zhuǎn)變，由γ-Fe的面心立方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe的體心立方晶格，α-Fe最大溶碳量為ωc=0.0218%，這樣奧氏體將直接變成一種含碳過飽和的α固溶體，成為馬氏體。管線鋼中的馬氏體組織形態(tài)為低碳板條狀組織，在每個板條內(nèi)存在有高密度位錯，因此板條狀馬氏體又稱位錯馬氏體。位錯馬氏體形成時一般不穿過奧氏體晶界，后形成的馬氏體也不能穿過先形成的馬氏體，而是在一個奧氏體晶?？梢孕纬蓭讉€位相不同的區(qū)域，一個晶區(qū)有事有可被幾個納斯特板條束所分割，每個馬氏體板條束由排列成束狀的細(xì)長的板條所組成。晶區(qū)可以看到兩種板條束組成，也可有一種板條束組成。（四）力學(xué)性能力學(xué)性能：標(biāo)準(zhǔn)牌號抗拉強(qiáng)度（MPa）屈服強(qiáng)度（MPa）屈強(qiáng)比伸長率（％）0℃沖擊功

Akv（J）熱處理狀態(tài)

APISPEC5LGB/T9711.2B≥415245～440≤0.8022≥40正火X42≥415290～440≤0.8021≥40正火X52≥460360～510≤0.8520≥40正火X60≥520415～565≤0.8518≥40正火X65≥535450～570≤0.9018≥40淬火＋回火

X70≥570485～605≤