810℃加速冷却处理后X100管线钢的腐蚀行为研究.
预热温度对X100管线钢焊接性的影响
预热温度对X100管线钢焊接性的影响0 序言X100管线钢是一种低碳微合金高强度管线钢，基体组织为粒状贝氏体，具有超高的强度和良好的韧性，是中国目前管线建设研究较为新型的钢种之一[1]. 由于X100管线钢强度高、合金成分复杂，所以其焊接性较差. 同时随着管线钢强度级别的升高，在焊接过程中会面临一些新的技术难点，如环焊问题、焊接接头的冷裂纹敏感性、强度匹配、热影响区软化以及现场焊接工艺的制定等[2].正是由于X100管线钢具有超高的强度以及复杂的合金成分，使其在经历焊接热循环后内部的晶粒容易变得粗大同时容易出现淬硬组织，导致焊接接头处的组织及性能发生了显著的变化. 通常，在实际的现场施工中对母材采用预热的方法来避免高强度管线钢在焊接过程中所出现的问题. 文中主要采用插销试验法、HAZ区最高硬度法测定了试件在不同预热温度下临界断裂应力σcr以及焊接HAZ区硬度(HV10)，并通过金相组织、断口形貌等分析手段，综合研究预热温度对X100管线钢焊接性的影响，从而为制定合理的焊接工艺提供理论依据.何良诸走到最前面一节车厢，插身座席内，扒窗户望，看见了，有几百号人，拦住火车，净是些老头老太太，衣裳打满补丁。
人群后面，有几个四五十岁的人，扯着横幅：“我们要吃饭！”“我们要干活！”1 试验方法试验选用某钢厂生产的X100管线钢为研究对象，其化学成分和常规力学性能见表1，其中碳当量(Ceq)按式(1)计算，即冷裂纹敏感系数(Pcm)按式(2)计算，即在英格兰权力压迫时期，少女自始至终都用盖尔语而非统治阶级所要求的英语在吟唱，她表现出一种强烈地对凯尔特文明的坚守态度。
钱冠连在《语言：人类最后的家园》中指出，如果一个国家的语言消失，那么文明也会紧随其后地灭亡，由此维护母语对保存文明有着生死攸关的意义[33]。
作为凯尔特的民族悲歌，《孤独的割麦女》“代表了浪漫主义时期苏格兰的一个紧要关头，代表了苏格兰有意无意的一场文字反击”[29]，少女对文化暴力的强烈抗争令诗人产生情感波动:组织为粒状贝氏体及少量多边形铁素体的混合组织，试板尺寸300 mm×200 mm×14.8 mm. 试验所用的焊接材料是纤维素焊条E9010-G，烘焙温度为80 ℃，烘焙时间为1.5 h，其熔敷金属的化学成分及力学性能见表2. 焊接工艺参数为焊接电流120 A，焊接电压25～35 V，焊接速度150 mm/min.试验采用断裂准则. 试样采用环形缺口，插销圆柱直径为8.0 mm，缺口角度为40°，试样长为110 mm.对X100管线钢进行80，120，160 ℃三种预热温度，并在西安交通大学自主研制的ICT-10型试验机上进行插销试验，以24 h不断的最大应力为临界断裂应力. 试验结束后，将其断口进行处理，并在JSM-6390A型扫描电镜上进行不同预热温度条件下断口形貌观察分析；金相组织在RECHARTMEF3A型光学显微镜上进行光学显微组织分析；HAZ硬度在HSV-50型维氏硬度计进行测定，所用载荷为10 kg.2 试验结果及分析2.1 临界断裂应力试验结果及分析通过试验测出在80，120，160 ℃三种不同预热温度下X100管线钢的临界断裂应力σcr，试验结果见表3，关系曲线如图1所示.表1 X100管线钢化学成分(质量分数，%)和力学性能Table 1 X100 pipeline steel chemical composition and mechanical propertiesC Si Mn P S Ni Cr Cu Nb V Ti Mo Al B 0.07 0.27 1.7 0.0070.002 0.28 0.35 0.26 0.08 0.03 0.019 0.36 0.04 0.000 4碳当量Ceq冷裂纹敏感系数Pcm 屈服强度ReL/MPa 抗拉强度Rm/MPa 断后伸长率A(%) 屈强比ReL/Rm 0.522 0.228 763 890 20.7 0.857 表2 E9010-G焊条熔敷金属化学成分和力学性能Table 2 Chemical composition and mechanical properties of E9010-G electrode deposited metal表3 不同预热温度条件下的临界断裂应力Table 3 The critical fracture stress under the conditions of different preheating temperature80 25 600 120 25 710 160 25 800图1 不同预热温度下临界断裂应力与断裂时间关系曲线Fig.1 Curve of critical fracture stress and fracture time under different preheating temperature由表3、图1可以看出，在其它试验条件相同的情况下，当X100管线钢预热温度T0为80 ℃时，临界断裂应力为600 MPa；预热温度T0为120 ℃后，临界断裂应力为710 MPa，基本接近母材屈服强度的水平；随着预热温度的进一步升高，当预热温度T0为160 ℃时，临界断裂应力提高到800 MPa.可见，随着母材预热温度T0的升高，X100管线钢临界断裂应力逐渐增大. 由表1得X100管线钢的屈服强度Rm为763 MPa. 张文钺等人[3]通过研究表明：当σcr大于0.75Rm(573 MPa)时，表明材料对冷裂纹不敏感且具有良好的抗冷裂纹能力. 而三种预热温度下的临界断裂应力均高于0.75Rm(573 MPa)，即焊接性良好.这是由于当对X00管线钢进行预热时，随着预热温度的升高，改变了焊接热循环曲线，焊接接头的冷却速度逐渐降低，使得延长了t8/5，t100，tH，即延长了焊接接头在高温区的停留时间，加速了扩散氢从焊接接头的逸出，同时在焊接热影响区氢出现峰值含量的时间缩短，从而降低了焊接接头中扩散氢的含量，焊接接头处不易产生冷裂纹，使得X100管线钢临界断裂应力σcr增大.2.2 HAZ 硬度试验结果及分析通过试验测出在80，120，160 ℃三种不同预热温度下，X100管线钢的HAZ硬度值(表4)，关系曲线如图2所示.由表4、图2可得，在相同的试验条件下，当预热温度为80 ℃时，热影响区最高硬度为316 HV10；当预热温度为120 ℃时，热影响区最高硬度为291 HV10；当预热温度为160 ℃时，热影响区最高硬度为275 HV10. 总体来看热影响区冷裂倾向较小. 随着预热温度的增加，X100管线钢HAZ硬度值越来越低. 这是由于当对X00管线钢进行预热时，随着预热温度的升高，焊接接头的冷却速度逐渐降低，从而使得组织淬硬性下降，粗晶区中板条马氏体组织比例明显降低，粒状贝氏体逐渐形成、增多，并且伴有细小的针状铁素体. 组织特征为平行的板条，板条间有小角度晶界，M-A组元呈针状分布在板条束界和板条晶界之间，使得热影响区的硬度下降.同时试验所得HAZ最高硬度值均低于国际焊接学会(IIW)提出的产生冷裂纹的临界硬度350 HV10，也低于根部裂纹开裂的临界硬度值330 HV10[4]. 因此，对X100管线钢进行适当温度的预热可以降低冷裂敏感性即焊接性良好.第三，阿姨学历普遍不高，大多数是初中毕业，一小部分是高中毕业，而且远离课堂很多年，学习能力普遍不强，记忆力甚至也不是很好。
X100 高钢级管线钢的发展及组织设计
1 X100管线钢的发展历史2002年TCPL 在加拿大建成了一条管径1219mm 、壁厚14.3mm 、X100钢级的1km 试验段[1]。
同年,新版的CSZ245-1-2002首次将Grade690 (X100) 列入加拿大国家标准；2004年2月,Exxon Mobil 石油公司采用与日本新月铁合作研制的X120钢级焊管在加拿大建成一条管径914 mm 、壁厚16mm 、1.6 km 长的试验段。
X100级管线钢在20世纪80年代中期已完成了试验，但那时尚无实际应用的需求，图1为管线钢的发展历史。
到1995年几家石油和天然气公司开始设计X100级的材料。
有关X100最早的研究报告发表于1988年，通过大量工作已形成很好的技术体系。
欧洲钢管自1995年开始进行X100的开发试制，采用TMCP 工艺。
到2002年已生产了数百吨壁厚在12.7~25.4mm 的X100管线钢。
图1 管线钢钢级随年代的发展变化2002年9月，TransCanada 用JFE/NKK 提供的口径1219mm 、壁厚14.3mm 的X100钢管在加拿大WESTPATH项目中铺设了1km 长的试验段，进行了世界上首次X100的应用试验[2]。
通过现场焊接试验，认为只要采取适当的措施，X100现场焊接的焊缝强度和韧性可以获得满意结果。
这对推广应用X100管线钢具有指导意义。
随着中国经济的强劲增长，对石油天然气等能源的需求也相应增加，而大半需从国外进口。
这意味着从中亚和西西伯利亚到中国东北部将建设一巨大的长距离管线输送的网络工程。
而长距离管线输送的关键在于不断提高其工作压力，降低单位输送成本，且通过减少其管壁厚度来降低材料及相关建设费用。
鉴于此，长距离输送则要求更高钢级的高强度管线钢管，同时还要求有高韧性，特别是很高的CVN 。
因此，近年来开发更高强度管线钢的经济驱动力不断增加，曾在国际标准中处于最高钢级的X70已被X80所取代，X100和X120国际标准的草稿业已推出。
轧制工艺对X100管线钢组织性能的影响
１实验材料及方法
实验材料取自本钢小炉冶炼的２００ｋｇ实验钢．
详细化学成分见表ｌ。实验钢经锻造加工后线切割
成西８ｍｉｌｌ×１２ｌｎｎｌ规格，然后在Ｇｌｅｅｂｌｅ．１５００Ｄ热模
表ｌ实验钢的化学成分（质量分数，％） Ｔａｂ．１ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｔｅｅｌ（ｗｔ，％１
变形量（％） 图１不同精轧变形量下的膨胀曲线及显微硬度变化
Ｆｉｇ．１ Ｄｉｌａｔｏｍｅｔｒｉｅ ｃｕｒｖｅ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
加．板条贝氏体减少。但组织变得更均匀细小。 ２．２不同终冷温度的影响
图３为实验钢在不同终冷温度下的显微组织照 片。可以看出，当终冷温度为６００℃时，主要为粒状 贝氏体．其中还含有少量的针状铁素体。当终冷温度 降到５００℃时，显微组织中出现少量的板条贝氏体， 随终冷温度的降低，板条贝氏体逐渐增多，当终冷温 度为３００℃时，显微组织主要由板条贝氏体和粒状 贝氏体组成。另外，随终冷温度的降低，Ｍ／Ａ岛数量 减少。分布变得更加细小弥散。
氏体团的尺寸及Ｍ／Ａ组元的数量和形态分布【８Ｊ。要 充分细化贝氏体组织，除了必须在相变前在母相中 为其提供尽可能多的形核位置以增加形核率外．还 要有效限制新相的长大。对于低碳钢中的贝氏体。 它属于有扩散的切变型转变，一旦形核，其长大速度
极快。因此，必须有效控制其长大速率。粗轧细化原 始奥氏体晶粒尺寸有利于提高贝氏体的形核率，细 化组织。另外，精轧变形量、冷却速度、终冷温度等也 对优化材料的组织十分重要。
图４为实验钢在不同终冷温度下的屈服强度 值。随终冷温度的升高，其强度呈下降趋势，但是，即 使终冷温度为６００℃时．其强度也在７００ ＭＰａ以上。 ２．３不同弛豫时间的影响
X100管线钢的 CCT曲线
X100管线钢的 CCT曲线摘要本文主要研究了X100管线钢的CCT曲线。
通过在不同冷却速率下制备的样品进行显微组织表征，并通过拉伸试验和冲击试验评估其性能。
结果表明，X100管线钢的CCT曲线呈现出典型的复杂结构，主要包括加热、保温、冷却三个阶段，其中保温温度对显微组织和力学性能有重要影响。
该研究对管线钢的材料设计和优化具有重要意义。
关键词：X100管线钢，CCT曲线，显微组织，力学性能，保温温度正文1. 引言随着石油和天然气的不断开采，越来越多的管线被建立用于运输这些能源。
由于管线通常经受压力和腐蚀等严酷条件，因此需要选用高强度、高耐腐蚀性能的管线钢材料。
X100管线钢是一种新型高强度管线钢，具有良好的耐蚀性能和较高的强度，因此被广泛应用于管道输送领域。
然而，X100管线钢的加工和使用过程中，受热和冷却过程对材料的性能有重要影响。
因此，研究其CCT曲线和显微组织演变规律是非常必要的。
2. 实验方法本研究选用X100管线钢作为研究对象，通过预热和快速冷却来获得不同冷却速度下的试样。
试样经过金相显微镜、扫描电子显微镜等手段进行显微组织表征。
拉伸试验和冲击试验用于评估材料的力学性能。
3. 结果和讨论X100管线钢的CCT曲线主要分为三个阶段：加热、保温和冷却。
其中，加热过程主要是为了使试样均匀加热，消除内应力，并且使其组织达到均匀化状态。
保温阶段是影响组织演变和性能的关键过程。
在高保温温度下，试样中出现了针状贝氏体和板条状贝氏体，同时出现了一些断裂和晶粒长大现象，试样的拉伸强度和冲击韧性均出现下降。
在低保温温度下，试样主要是板条状贝氏体，晶粒尺寸变小，力学性能有所提高。
在冷却过程中，试样中产生了马氏体转变，其中快速冷却获得了更多的马氏体。
延迟冷却可以获得较少的马氏体转变，同时可以得到较细的针状贝氏体和高冲击韧性。
冷却速率对材料的力学性能有很大的影响。
适当的延迟冷却可以获得更好的力学性能。
4. 结论通过研究X100管线钢的CCT曲线，可以清楚的了解该材料在不同冷却速率下的显微组织演变规律。
X100管线钢粗晶区组织和性能的研究
成 ，随 着 冷 却 时 间 的 延 长 ，晶 粒 变 粗 大 ， 贝 氏体 化 铁 素体 粗 化 ，Ｍ— Ａ 组 元 体 积 分 数 增 大 ， 并 由 奈 状 变 成 块 状 ，晶 界 上 Ｍ— Ａ 组 元 也
变 得 粗 大 ，导 致 冲 击 韧性 下 降 ，抗 裂性 变 差 ， 冲 击 断 口形 貌 脆 性 断 裂 的 比 例 越 来 越 大 ，且硬 度 、 屈服 强度 、抗 拉０ Ｏ ３ Ｏ ． ｏ ０ ４
主要体 现 在节 约材 料 、提高 输 送压 力 、减 小 施工 量 、
降低维 护 费用 、优化 整体 方案 等方 面 ［ ４ ３ 。 随着经 济 的
发 展 ，对 于能 源 的需 求 日益 增 长 ．Ｘ１ ０ ０管 线 钢 的研
究 和 发 展 越 来 越 受 到 重 视 ． 由于 焊 接 热 影 响 区 粗 晶 区是 焊 接 接 头 中性 能 薄 弱 的区 域 ．所 以 ．研 究 在 埋 弧 焊 时 冷 却 时 间对 热 影 响 区粗 晶 区 的组 织 和性 能 的影 响 具有 非常 重要 的实 际意 义 “ 物 理模拟 ”是 指缩 小或放 大 比例 ．或 简化条 件 ， 或代 用 材料 ，用试 验模 型 来代 替原 型 的研究 。采用 热模 拟技 术 ．可 以在 一定 尺寸 的试件上 ．模 拟焊 接热
（ ２ ）
ｔ Ｈ ＝１ ４ ． ９ ８ Ｓ ，
然 后改 变 ｔ 值 ，根据 以上公式 可得 不 同 ｔ 下 的热模
式 中 ：ｍ ３ ，ｍ 为修正 系数 ，这 里取 ｍ １ ． ５ ，ｍ ： １ 。 根 据 上 面 ２个公 式 即 可建 立 ｔ 的 冷却 时 间计 算
１ 试 验 材 料 和 方 法
１ ． ２ 热模 拟参 数 的理论计 算 １ ． ２ ． １ 冷却 时间
X100管线钢的分析报告
对X100管线钢的材料分析报告X100级管线钢的现实意义近年来，随着我国对石油、天然气等能源的需求进一步增大，并且伴随最近铁矿石价格的飞涨，导致管钢成本的提高.为了减少输送成本，同时又不损失石油天然气的输送量，开发X100等级的高钢级管线钢成为一种必然。
XI0。
管线钢的应用具有巨大的经济效益，可使长距离油气管线成本节约5%〜12%（据加拿大的统计分析表明，管线钢每提高一个钢级可减少建设成本7%）,主要体现在节约材料、提高输送压力、减小施工量、降低维护费用、优化整体方案等方面，为节省管线工程的建设投资、降低运输费用，采用高强度等级的管线钢更加经济合理.随着国内一系列管道建设工程的展开，X100的高强度、高韧性带来的成本优势将促使其大规模生产应用。
目前，世界石油管道的建设正朝着长距离、大口径、高输送压力发展，为减少建设和维护成本，高钢级管线钢的开发应用已成为国内外管道用钢的研究热点.X10ca管线钢的发展及现状从近些年的发展历史来看，较早时候日本、德国的管线钢制造商与一些石油公司合作，进行高强度等级的X100和X120管线钢的开发试制.在20世纪80年代中期，X100级管线钢已完成了试验，但那时尚无实际应用的需求；1995年，几家石油和天然气公司开始设计X100级管线钢材料.欧洲自1995年开始进行X100钢管的开发试制，采用TMCP工艺，到2002年已生产了数百吨壁厚12.7〜25.4mm的X100管线钢..2002年TCPL在加拿大建成了一条管径1219mm壁厚14.3mmX100钢级的1km试验段.但是从材料设计的角度来讲，X100的研究尚不成熟，组织与性能的关系有待于进一步分析，以便为国内的X100的开发和设计奠定良好基础.从其管线钢的材料及级别来看，其发展可分为三个阶段：第一阶段为20世纪50年代年以前，是以C-MriW为主的普通碳钢，强度级别为X52以下。
第二阶段为20世纪50年代到70年代，在C-M 怖W基础上引入微量锂和铝，通过相应的热轧及轧后处理等工艺，提高了钢材的综合性能，生产出X6RX65级钢板。
X100和X80管线钢组织与冲击性能分析
X100和X80管线钢组织与冲击性能分析董俊明;毛秋英;毕宗岳;黄晓辉【摘要】通过对X100和X80管线钢横截面试样进行OM， SEM， TEM和EBSD观察，研究了X100和X80管线钢的显微组织和冲击韧性，并采用EBSD技术获得材料的有效晶粒尺寸和晶界取向角，得出有效晶粒尺寸和大角度晶界比例是影响管线钢冲击韧性的重要因素。
对冲击断口中出现的分层裂纹进行了研究，得出BF带、 M/A带和原奥氏体晶界破裂促使管线钢产生分层裂纹。
%In this paper, through observing cross-section specimen of X100 and X80 pipeline steel by OM, SEM, TEM methods, the microstructure and impact toughness of X100 and X80 pipeline steel were studied, adopting EBSD technology to obtain the effective grain size of material and grain boundary orientation angle, it is concluded that the effective grain size and large angle grain boundary ratio are the important factors influencing the impact toughness of pipeline steel. It also studied the lamination cracks appeared in impact fracture, it is concluded that the BF zone, M/A zone and the rupture of original austenite grain boundary promote lamination cracks to appear in pipeline steel.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】6页(P16-21)【关键词】管线钢;显微组织;冲击韧性;有效晶粒尺寸;分层裂纹【作者】董俊明;毛秋英;毕宗岳;黄晓辉【作者单位】西安交通大学材料科学与工程学院，西安 710049;西安交通大学材料科学与工程学院，西安 710049;宝鸡石油钢管有限责任公司钢管研究院，陕西宝鸡 721008;宝鸡石油钢管有限责任公司钢管研究院，陕西宝鸡 721008【正文语种】中文【中图分类】TG142.110 前言随着人类对石油和天然气需求的不断增加，能源的开采逐渐延伸到极地、深海等环境恶劣地区，要求管线钢具有高强度、高韧性和良好的焊接性[1]。
X100管线钢管的技术要求及研究开发
X100管线钢管的技术要求及研究开发马秋荣;张对红;郭志梅【摘要】结合X100管线钢管开发研究成果，对X100管线钢管开发研究中普遍关注的断裂控制、高屈强比、各向异性、缺陷容限和韧脆转变行为等主要问题进行了分析讨论。
研究结果表明，用DWTT试验和Battelle总结的85%SA对应温度经验方法能准确预测X100钢管的韧脆转变温度和断裂行为；目前只有全尺寸实物爆破试验法是适用于X100管线裂纹止裂行为预测的可靠方法。
因此， X100管线钢管的应用还需根据具体管线服役工况，在API SPEC 5L标准基础上，补充屈强比、止裂韧性及DWTT等关键技术指标的要求，以保证X100管线的服役安全。
%In combination of research results on X100 line pipe, it discussed common interested problems such as fracture control, higher yield ratio, anisotropy, defect tolerance, ductile to brittle transition, etc. The researched results showed that the ductile-brittle transition temperature and the fracture behavior of X100 steel pipe can be accurately predicted through corresponding temperature of 85%SA of DWTT test; and only full-scale burst test is a reliable method to predict fracture behavior of X100 pipeline. Therefore, at present the additional technical requirements shall be made according to the actual engineering situation, to determine the various technical indicators based on API SPEC 5L standard, such as the yield ratio, arrest toughness, DWTT and so on, to ensure the service safety of X100 line pipe.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2016(039)012【总页数】5页(P4-8)【关键词】焊管;X100;屈服强度;抗拉强度;冲击韧性;止裂韧性【作者】马秋荣;张对红;郭志梅【作者单位】中国石油集团石油管工程技术研究院，西安 710077; 石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室，西安 710077;中国石油集团管道建设项目经理部，北京 100101;中国石油集团管道建设项目经理部，北京 100101【正文语种】中文【中图分类】TG142.1从1990年起，国际上就开始了X100管线钢管开发及工程应用的研究。
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课程设计（论文）题目: 810℃加速冷却处理后X100管线钢的腐蚀行为研究目录1 绪论 (1)1.1 管线钢的介绍 (1)1.2 大变形管线钢 (1)1.3 大变形管线钢的主要力学性能 (1)1.4 大变形管线钢双相组织的获取方法 (2)1.5 大变形管线钢的研究现状 (4)1.5.1 国外研究现状 (4)1.5.2 国内研究现状 (4)1.6 课题研究的意义及内容 (4)1.6.1 课题研究的意义 (4)1.6.2 课题研究的内容 (5)2 实验材料和实验方法 (6)2.1 实验材料 (6)2.2 实验设备 (6)2.3 试验原理及方法 (7)2.3.1 获取双相组织的临界区加速冷却方法 (7)2.3.2 热处理工艺曲线 (8)2.3.3 试样的金相组织 (8)2.3.4 硬度试验 (9)2.3.5 电化学腐蚀试验 (9)3 试验结果及分析 (11)3.1 金相组织分析比较 (11)3.2 硬度测量结果 (12)3.3 电化学分析 (13)4 结论 (14)参考文献 (16)致谢 (17)1 绪论1.1 管线钢的介绍管线钢指用于制造石油、天然气输送管道及容器的热轧板、带钢。
为提高管道输送效率、降低能耗、减少投资和运营费用，长距离输送管线向高压、大口径发展已成为趋势，这样采用高强度管线钢将更经济。
同时，从管线安全性和焊接施工等方面考虑，对管线用钢的强度、韧性、焊接性和抗腐蚀性等性能不断提出了更高、更严格的要求。
冶金技术的进步和微合金化管线钢的发展，使生产具有高强度、高韧性、良好焊接性及抗腐蚀性的管线钢成为现实，促进了现代管线建设的发展[1]。
1.2 大变形管线钢大变形管线钢是一种基于管道应变设计的，适用于通过地震带、沉陷带、冻土带和滑坡带等容易产生地层移动的地质危害地区的钢管，在拉伸、压缩和弯曲载荷下具有较高极限应变能力和延性断裂抗力的管道材料。
这种管线钢既可满足管线高压、大流量输送的强度要求，又可满足防止裂纹起裂和止裂的韧性要求，同时又具有防止管线因大变形而引起的屈曲、失稳和延性断裂的极限变形能力。
随着油气输送管线向极地、海洋和地质非稳定区域的延伸，油气管线面临着滑坡、泥石流、大落差地段、移动地层、洋流、冻土和地震等大位移环境的威胁。
为适应管道的大位移环境，管道材料上的一个重大发展是大变形管线钢的研制和开发。
面向21世纪的管线钢正出现一个蓬勃发展的趋势。
管线钢发展的动力来自两个方面。
其一是世界石油工业的发展，由于海上油气田、极地油气田和腐蚀环境油气田的开发,不仅要求管线钢具有高的强度,而且要求应有好的韧性、疲劳性能、抗断裂特性和耐腐蚀性能,同时还要求力学性能的改善不应当恶化钢的焊接性能和加工性能。
其二是冶金技术的进步。
自1959年微合金钢开始在管线钢上应用以来,国际上对管线钢已进行近40年的研究与生产。
目前,管线钢的设计和生产过程由于采用了冶金数学、清洁的试验室、生产过程的计算机控制等高新技术,因而管线钢已成为低合金高强度钢和微合金钢领域内最富有活力、最具研究成果的一个重要分枝[2]。
1.3 大变形管线钢的主要力学性能（1）连续屈服。
即应力-应变曲线为圆屋顶形（round house），无屈服点延伸。
管线钢的典型应力-应变曲线包括luders elongation 形和round house 形2 种，如图1-1所示。
图1-1 应力-应变曲线对比（2）低屈强比。
一方面是低的屈服强度。
对于像抗大变形钢这类屈服现象不明显的材料，其屈服强度则定义为发生0.5%总应变时的应力。
对于抗大变形钢由于屈服强度较抗拉强度低很多，而且是连续屈服，所以材料的抗脆断强度升高，脆断危险性降低。
因此，低屈强比是材料性能中不可缺少的重要指标。
（3）尽量大的加工硬化速率。
尤其是初始的加工硬化速率（dσ/dε），这样只需5％以下的应变就可使抗大变形双相钢的应力达到500～550MPa，与一般低合金高强度钢的屈服强度相当。
在开始屈服变形时强度低，变形后的强度高。
变形后的焊管具有高的压溃抗力、大变形吸收能和高的疲劳强度。
（4）高的形变强化指数n值。
当外界因素造成抗大变形焊管发生大位移变形时，为抵抗进一步变形，防止变形局部集中而造成焊管损毁失效，焊管应具有高的n值，特别是均匀变形阶段的n值一般大于0.1。
（5）大的均匀延伸率和总延伸率。
抗大变形钢的均匀延伸率和总延伸率是同钢级高强度钢的1.3～2倍。
均匀延伸率和总延伸率越高，变形能力越好。
1.4 大变形管线钢双相组织的获取方法大变形管线钢的主要组织特征是双相组织。
双相大变形管线钢不同于传统的管线钢，也不同于一般意义上的双相钢。
它通过低碳、超低碳的多元微合金化设计和特定的控制轧制和加速冷却技术，在较大的厚度范围内分别获得B-F和B-M/A等不同类型的双相组织。
与普通的管线钢相比，具有B-F和B-M/A双相组织的管线钢具有高的屈曲应变。
经过不同的冷却方式希望获得组织为铁素体和贝氏体双相组织[6]。
大变形管线钢可以通过以下不同方法获取：（1）适度加速冷却方法（见图1-2中a曲线），选定合适的奥氏体化温度后经加热保温后，直接通过不同的冷却介质进行冷却，有水冷、油冷、风冷、盐冷、空冷等，在各种介质中的冷却速度不一样，所获得的组织也有差别，希望找到一种合适的冷却方式得到贝氏体铁素体双相组织，称为适度加速冷却方法。
在管线钢TMCP的加速冷却过程中，通过适度冷却速率的加速冷却方法，以获得B-F双相组织。
（2）临界区加速冷却方法（见图1-2中b曲线），通过始冷温度位于（A r3~A r1）临界区的加速冷却方法，以获得B-F双相组织。
（3）延迟加速冷却方法（见图1-2中c曲线），加热保温后先在空中冷却不同的时间后，再采用水冷加速冷却，通过始冷温度位于（Ar1~Bs）温度区间的加速冷却方法，以获得B-F双相组织。
（4）在线配分方法，通过在线配分方法，以获取B-M/A双相组织。
该方法工艺如图1-2中d曲线所示，主要包括三步工艺。
首先，在贝氏体转变开始温度与终止温度之间停止加速冷却，使未发生相变的过冷奥氏体保留；其次，在加速冷却后，应用在线加热装置进行在线配分处理。
在配分处理过程中，贝氏体中的碳扩散配分质为转变的奥氏体中，使碳在为转变的奥氏体中富聚。
最后，在线加热后空冷。
在空冷过程中，富碳过冷奥氏体部分转变为马氏体，少量奥氏体未发生转变，形成M/A组元。
M/A的体积分数由材料的成分、加速冷却过程和在线加热条件决定，当M/A体积分数大于5%时，屈强比可低于0.8。
图1-2 大变形管线钢双相组织的获取方法经热处理后管线钢在其连续冷却转变过程中，由于成分、冷却速度、过冷温度、原奥氏体形变等条件的影响，会得到包括铁素体、准多边形铁素体、针状铁素体、粒状贝氏体、贝氏体铁素体以及马氏体等不同组织，同时还会有残余奥氏体等第二相这些相的类型、数量等对最终力学性能都会有重要的影响。
通过控制冷却，在管线钢中可得到一定组分配比的双相组织，以便获得实验所需组织，达到目的。
钢中形成的组织对获得高强度和良好的韧性、塑性等综合力学性能十分有利，连续冷却后低碳微合金钢会出现等轴铁素体，准多边形铁素体，魏氏体铁素体或针状铁素体，粒状贝氏体和板条状贝氏体等不同种类组织。
针状铁素体是一个重要的中温转变组织，但针状铁素体的形成机制与控制原理并不十分清晰，针状铁素体的理解和定义各有不同，有学者定义针状铁素体就是晶内形核的贝氏体铁素体，该类铁素体是相对独立生长的。
另外也有一类针状组织，被称为魏氏铁素体，该类组织在贝氏体相变之前，其形核受扩散机制控制。
1.5 大变形管线钢的研究现状1.5.1 国外研究现状近年来，管线基于应变的设计方法在国外得到了广泛的研究，满足基于应变设计条件的抗大变形焊管也日益成熟，成功开发了抗大变形焊管产品，并且已经有了成功应用的范例，但公开发表的关于抗大变形管线钢性能研究的文献及报道不多。
日本是一个强烈地震多发的国家，所以对抗大变形管线钢研究最深入，德国部分公司也有一定的研究。
根据国外的研究，目前可作为抗大变形管线钢的材料有铁素体+贝氏体双相钢、贝氏体+M/A双相钢和针状铁素体钢（针状铁素体（AF）+多边形铁素体（PF）+M/A）。
通过控制钢的化学成分、控冷控轧和热处理工艺就可得到上述几种微观组织形态的管线钢，并细化钢中各相晶粒，用这几种金相组织的管线钢制成的焊管就能获得比普通管线钢更优越的塑性变形能力，这些管线管对因地面运动而引起的大应变具有更高的抗弯折和抗断裂能力。
1.5.2 国内研究现状我国部分石油企业依据管道建设的实际情况编制了相关的企业标准，并将其应用于部分管道工程的设计。
但配套的行业标准或国家标准仍处于空缺状态，主流的设计思想仅体现在管道抗震设计规范上，如规范要求在地震波作用下管道拉伸的允许应变不得超过1％，这种设计比较保守，原因是对应变设计缺乏系统的研究。
而对其他可能产生大变形管段的管道设计，如冻土的融沉和冻胀地段等，则是无标准可循。
最近几年，国内研究机构、钢厂和管厂已经开始进行抗大变形管线钢及焊管的研发工作。
但是2011年9月之前，还没有国产的抗大变形管线管投入使用，相关的产品还在开发中，抗大变形管线管的焊接技术还不成熟[8]。
1.6 课题研究的意义及内容1.6.1 课题研究的意义管道运输是石油、天然气大规模且经济的输送方式。
从最初的工业管道至今，油气管线建设己经历了一个多世纪的发展，早期的管线离中心城市较近，地理环境和社会依托条件都较好。
而如今发现的油田在极地、沙漠和海洋等偏远地区的越来越多，并且用户主要集中在工业发达的城市地区，因而必须使用长距离输送管道输送。
随着以西气东输工程为代表的我国石油天然气长输管道的建设，大管径、高压力油气管道通过地质条件复杂的地表情况越来越多以及管道敷设和坡体稳定之间的建设也越来越紧密。
长距离输送管线要经过河流、山川、沙漠和城市，因此在管线的运行过程中可能受到山体滑坡、地震地区和建筑施工等因素的影响，使管线位置发生大的移动，从而使管道发生大的变形。
为了抵抗外界因素影响，保证管线安全运行，长距离管线采用高强度大变形钢管是一种有效的措施。
研究大变形管线钢具有重要的理论价值和工程应用价值，特别是对保证管线建设的可行性和安全运行有着重要的意义。
1.6.2 课题研究的内容（1）采用810℃加速冷却方法对X100管线钢进行热处理；（2）对处理后的试样进行硬度和金相组织测试；（3）对处理后的试样进行电化学性能测试；（4）根据上述实验结果进行分析。
2 实验材料和实验方法2.1 实验材料本实验采用的材料是X100级别管线钢，实验材料的化学成分和力学性能见表2-1和表2-2。
表2-1 X100管线钢的化学成分（wt./%）C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb V Ti Cu B Al0.048 0.21 1.96 0.011 0.0018 0.30 0.25 0.40 0.076 0.0056 0.013 0.21 0.0004 0.032从表2-1可以看出，试验钢属于Nb、Ti微合金话控制轧制加速冷却钢。