X80 管线钢的应变硬化特性分析.pdf

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1、第24卷第2期安徽冶金科技职业学院学报Vo1．24．No．22014年4月JournalofAnhuiVocationalCollegeofMetallurgyandTechnologyApr．2014X80管线钢的应变硬化特性分析端强[][引，阎军，朱国辉，蔡庆伍[]([1]安徽冶金科技职业学院安徽马鞍山243041)([2]安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002)([3]北京科技大学冶金工程研究院北京100083)摘要：采用准静态拉伸和扫描电镜分析了热轧X80管线钢的应变硬化行为及其微观组织结构。结果表明，X80管线钢的应变硬化特性决定均匀伸长率大小，针状

2、铁素体+M／A的微观组织结构使得应变硬化指数呈现平台、缓慢下降和迅速下降三个变化阶段。关键词：X80管线钢；微观组织；应变硬化指数中图分类号：TG115．21：TGll5．5文献标识码：A文章编号：1672—9994(2014)02一(XD1—03X80管线钢是当前陆上天然气管线工程中应为17．5mm，在SHT一4606试验机上进行单向拉用的主流等级，在API标准中属于高强度管线钢，伸实验，加载速度为1mm／min。其广泛使用可降低焊接工作量，提高输送效率。其从热轧板轧制方向切取12×10X17．5mm的能否在未来大规模应用，主要取决于其是否具备抗试样，经研磨抛光后，

3、采用4％的硝酸酒精浸蚀，用大变形性能¨J。X80管线钢的力学特性研究主要于NANOSEM430扫描电镜对管线钢微观组织的集中在强韧性、屈强比、均匀伸长率和应变硬化指观察。数等方面】--4]，其中，提高管线材料的应变强化2试验结果性能是提高钢管变形能力的最有效途径J-_6J。在复杂地质条件中施工和服役的管线承受大拉伸试验得到工程应力一工程应变曲线和力位移变形的几率较大，要求管线材料具备一定的形学指标，分别见图1和表l。变容量。局部管线承受大的变形后，高应变硬化指数会阻止集中的局部变形产生，促使周边材料发生变形，加入到后续变形中来，以协调恶劣地质条件下的大位移变形，维护管

4、线的安全服役。若应变硬化指数小，位移条件下集中变形势必产生，材料的破裂失效将不可避免。因此，分析管线钢的应变硬化特性及其与微观组织关系对管线材料的研究和工程艘蹙生产就显得十分必要。图1X80管线钢工程应力一工程应变曲线1试验材料与方法表1X80管线钢的力学性能统计实验材料取自于某钢厂生产的热轧X80管线钢板。在热轧板上沿轧向截取拉伸试样，其尺寸参考(GBT228—2002金属材料拉伸试验方法》，厚度收稿日期：2014～02—26由图1可看到，X80管线钢的拉伸应力应变曲作者简介：端强(1978一)，男，安徽冶金科技职业学院冶金系，讲师。研究方向为材料组织性能优化。北京

5、科技大学，博士生在读。线呈现较为平滑的拱形(Round—housetype)，但存【基金项目】国家自然科学基金项目，批准文号：51071026。有较为清晰的屈服区段，连续屈服现象不显著；最·2·安徽冶金科技职业学院学报2014年第2期大载荷附近有较长的平坦区域，覆盖了较大的应变的进一步发生，防止变形的局部集中，从而改善材范围，表明材料具有较好的均匀形变能力。从表1料的安全服役特性。应变硬化指数凡由Hollomon来看，抗拉强度和屈服强度等力学指标均符合经验公式引入塑性力学领域，衡量材料的应变硬化《APISPEC5L一2009}标准对X80级管线钢的要特性：求。仃=ke

6、管线钢的屈强比具有重要作用，即可作为管道式中，盯和8为真实应力和真实应变，n值是lng与材料性能的参数，也可作为管道安全性的表征，随lne曲线从屈服到颈缩之间区域的斜率，反映了材着屈强比的增加，均匀伸长率减小，即表示材料从料的应变硬化能力。k值为应变硬化系数，也可反起始塑性变形到开始断裂的形变容量减小。过高映材料的塑性成型性能。将拉伸试验的数据进行的屈强比损伤材料的均匀形变容量，限制材料塑性处理，得到X80管线钢的应变硬化指数n和k值：变形的极限能力。n=0．34911，k=1635MPa。一般地，用户对管线钢的屈强比有较为严格的材料的应变硬化特性与其微观组织密切相关

7、。要求，在低于0．85—0．93的范围。值得注意的是，X80管线钢在拉伸过程中的加工硬化率(dg／d8)屈强比只是一个从属的性能指标，未对变形过程作见图3。拉伸初期(真应变小于0．07时)，软硬相全面衡量，所以，将其作为管线材料安全性表征应处于弹性变形阶段，但在屈服点之前，由于增殖或持谨慎态度，在考虑到制管的包申格效应后更是如运动的位错与溶质原子作用形成的柯氏气团效应，此。当屈强比超标时，应结合应变硬化指数、应力位错密度升高，导致加工硬化率处于最大值；发生一应变曲线及均匀伸长率等对材料进行综合评估。屈服时，位错突破气团作用，应力松弛，加工硬化率将试样