热变形及调质工艺对石油储罐用钢组织和力学性能的影响

论文摘要

战略石油储备建设,关系到国家经济安全。建造储存容积在10万m3以上的大型浮顶油罐所需的石油储罐用钢板应具有强度高、韧性好和焊接性能良好等特点。迄今为止,我国石油储罐所用的高强度钢板90%以上都依赖进口,其价格昂贵而又不能保证供货时间。为了国家和企业利益,国家发改委力主石油储罐用钢板的国产化,一方面满足国内市场需求,为国家石油战略储备提供保障；另一方面,完善国内宽厚板生产技术及其理论,提高企业技术水平。大型储罐在进行纵焊缝焊接过程中,当板厚为21mm时采用V型坡口气电立焊一次焊接成型时,线能量为90～100kJ/cm。因此开发大型储罐用大线能量焊接用钢的许多工艺技术尚待开发研究。本文结合东北大学-首秦金属材料有限公司4300mm宽厚板研发中心对石油储罐用钢板的研究开发,对实验钢的热变形及调质工艺进行研究。论文的主要工作如下：（1）采用热模拟实验,测定了实验钢的临界点温度；绘制了实验钢的静、动态CCT曲线,研究了冷却速度、形变对奥氏体连续冷却转变的影响。结果表明,随着冷速的增加,实验钢的相变开始温度逐渐降低；变形提高了实验钢的相变开始温度。（2）研究未再结晶区总压下量对实验钢组织和力学性能的影响。结果表明未再结晶区总压下量在60%左右时,实验钢具有最佳的综合力学性能。（3）研究热轧后离线调质处理和在线淬火+离线回火热处理对实验钢组织和力学性能的影响。结果显示,实验钢离线950℃+40min淬火、650℃+50min回火与在线835℃淬火、离线650℃+50min回火两种工艺,力学性能相差不大,且均能满足国标要求。（4）研究了不同的线淬火温度对实验钢组织和力学性能性能的影响,结果表明,淬火温度在910℃、880℃、850℃时,实验钢的各种力学性能基本保持不变,实验钢最合适的淬火温度区间为850℃-910℃。（5）对SG610D钢板进行工业试制,研究钢板轧态及调质态的组织和力学性能。并与日本同类钢板的力学性能进行对比。结果表明,试制钢板调质后力学性能与轧态相比有很大提高；对比实验显示,试制调质钢的力学性能基本达到日本同类产品水平,可用于国内建造大型石油储罐。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 石油储罐用钢板国内外开发现状
• 1.2.1 国外开发现状
• 1.2.2 国内开发现状
• 1.3 控制轧制和控制冷却理论
• 1.3.1 控制轧制
• 1.3.2 控制冷却
• 1.4 微合金元素在控轧控冷却中的作用
• 1.4.1 铌在控轧控冷中的作用
• 1.4.2 钒在控轧控冷中的作用
• 1.4.3 钛在控轧控冷中的作用
• 1.4.4 钼在控轧控冷中的作用
• 1.5 石油储罐用钢板及其特点
• 1.5.1 成分特点
• 1.5.2 性能和组织特征
• 1.5.3 工艺特征
• 1.6 本文研究的主要内容和方向
• 第2章 石油储罐用钢连续冷却转变行为研究
• 2.1 实验原理
• 2.2 实验材料及方案
• 2.2.1 临界点温度的测定
• 2.2.2 静态CCT曲线的测定
• 2.2.3 动态CCT曲线的测定
• 2.3 实验结果与分析
• 2.3.1 实验钢的临界点温度
• 2.3.2 静态CCT曲线及显微组织
• 2.3.3 动态CCT曲线及显微组织
• 2.4 讨论
• 2.4.1 冷却速度对奥氏体连续冷却转变的影响
• 2.4.2 不同温度对奥氏体连续冷却转变的影响
• 2.4.3 变形对奥氏体连续冷却转变的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 实验室热变形工艺研究
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验材料与方法
• 3.1.2 取样与测试方法
• 3.2 未再结晶区总压下量对控轧控冷钢板力学性能和组织的影响
• 3.2.1 实验方案
• 3.2.2 实验结果与分析
• 3.3 再加热淬火与在线淬火对钢板力学性能和组织的影响
• 3.3.1 实验方案
• 3.3.2 实验结果与分析
• 3.4 不同在线淬火温度对钢板力学性能和组织的影响
• 3.4.1 实验方案
• 3.4.2 实验结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 石油储罐用钢板的工业实验
• 4.1 工业实验条件
• 4.1.1 工业实验钢化学成分、坯料规格和成品规格
• 4.1.2 实验钢的生产工艺流程
• 4.2 实验钢试制的工艺参数
• 4.2.1 加热炉加热制度
• 4.2.2 21mm厚度规格的压下规程
• 4.2.3 试制温度控制记录
• 4.2.4 试制钢板的热处理工艺
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 试制钢板轧态的力学性能和组织
• 4.3.2 试制钢板调质处理后的力学性能和组织
• 4.4 SG610D调质钢板与日本SPV490Q钢板力学性能比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢