Abstracto: El acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q se utiliza ampliamente en la construcción de tuberías de transmisión de petróleo y gas de larga distancia debido a su excelente tenacidad a bajas temperaturas., alta resistencia, y resistencia a la corrosión. en este documento, Se llevó a cabo un análisis exhaustivo de la microestructura y las propiedades mecánicas del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q mediante microscopía óptica. (ACERCA DE), Microscopía electrónica de barrido (OMS), Microscopía electrónica de transmisión (TEM), Prueba de tracción uniaxial, Prueba de impacto Charpy, y prueba de dureza. Los resultados muestran que la microestructura del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q está compuesta principalmente de ferrita acicular. (DE), ferrita poligonal (FP), y una pequeña cantidad de bainita (b) y martensita-austenita (MAMÁ) islas. La ferrita acicular, con su estructura fina y entrelazada, Es el factor clave que contribuye a las excelentes propiedades mecánicas integrales del acero.. Los resultados de la prueba de tracción indican que el acero tiene un límite elástico de 490-520 MPa, una resistencia a la tracción de 620-650 MPa, y un alargamiento de 28%-32%, que cumple plenamente con los requisitos de API 5L y GB/T 9711 Normas. Los resultados de la prueba de impacto Charpy muestran que la energía de absorción de impacto del acero a -20 ℃ es mayor que 120 J, lo que indica una excelente tenacidad a bajas temperaturas. Los resultados de la prueba de dureza muestran que la dureza Rockwell (HRC) del acero está entre 18 y 22, con distribución uniforme de la dureza. Además, Los efectos de diferentes procesos de tratamiento térmico. (Normalizando, Templado) También se investigaron sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero.. Se encontró que la temperatura de normalización adecuada (920-950℃) y temperatura de templado (600-650℃) puede refinar aún más la microestructura, mejorar la proporción de ferrita acicular, y así mejorar las propiedades mecánicas del acero.. Los resultados de la investigación proporcionan una base teórica y soporte técnico para la producción., Aplicación, y optimización del rendimiento de tuberías de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q.

Palabras clave: API 5L X70Q; L485Q; tubería de acero sin costura; Microestructura; Propiedades mecánicas; ferrita acicular; tratamiento térmico

Con el rápido desarrollo de la industria energética mundial, La demanda de oleoductos y gasoductos de larga distancia está aumentando.. Transporte por tubería, como una caja fuerte, eficiente, y modo económico de transporte de energía., se ha convertido en una parte importante de la cadena de suministro de energía. En la construcción de oleoductos de larga distancia., El acero de la tubería es el material central., y su desempeño afecta directamente a la seguridad, fiabilidad, y vida útil del sistema de tuberías.. Especialmente en entornos de servicio hostiles, como regiones frías., campos de petróleo y gas de alta presión, y zonas marinas, Se requiere que el acero para tuberías tenga excelentes propiedades integrales., incluyendo alta resistencia, buena tenacidad a bajas temperaturas, Resistencia a la corrosión, y soldabilidad.

El acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q es un tipo de acero de baja aleación y alta resistencia. (HSLA) Acero, que está desarrollado para cumplir con los requisitos de la construcción moderna de tuberías de larga distancia. los “Q” en el grado indica que el acero tiene una excelente tenacidad a bajas temperaturas, lo que lo hace adecuado para su uso en regiones frías donde la temperatura puede ser tan baja como -20 ℃ o incluso menos. Comparado con el acero para tuberías ordinario X70/L485, El acero X70Q/L485Q tiene mayor tenacidad y mejor resistencia a la fractura frágil, que puede prevenir eficazmente accidentes en tuberías causados ​​por grietas frágiles a baja temperatura. Además, La estructura sin costuras del acero para tuberías X70Q/L485Q evita los defectos de las uniones soldadas., Mejorar aún más la confiabilidad y seguridad de la tubería..

La microestructura del acero de las tuberías es el factor fundamental que determina sus propiedades mecánicas.. Para acero para tuberías HSLA, el tipo, morfología, Tamaño, y distribución de componentes microestructurales. (como ferrita, bainita, martensita, y segundas fases) tener un impacto significativo en su fuerza, Dureza, y ductilidad. Por lo tanto, El análisis en profundidad de la microestructura del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q y su relación con las propiedades mecánicas es de gran importancia para optimizar el proceso de producción del acero., mejorando su rendimiento, y garantizar la operación segura del oleoducto.

Actualmente, Muchos académicos han llevado a cabo investigaciones sobre el acero para tuberías de la serie X70/L485.. Por ejemplo, Algunos estudios se han centrado en el efecto de los elementos de aleación en la microestructura y las propiedades mecánicas del acero X70., y encontró que elementos como Nb, V, y Ti puede refinar los granos y mejorar la resistencia y tenacidad del acero mediante el refinamiento del grano y el fortalecimiento por precipitación.. Otros estudios han investigado la influencia de los procesos de tratamiento térmico en el rendimiento del acero X70., y propuso parámetros óptimos de tratamiento térmico para obtener excelentes propiedades integrales.. sin embargo, Hay relativamente pocos estudios sistemáticos sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q., especialmente el análisis detallado de la estructura de ferrita acicular y su efecto sobre la tenacidad a baja temperatura.. Además, La investigación sobre la correlación entre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero X70Q/L485Q bajo diferentes condiciones de tratamiento térmico no es suficiente..

Por lo tanto, Este artículo realiza un estudio exhaustivo sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q.. Se observa y analiza la microestructura del acero mediante OM, OMS, y TEM. Las propiedades mecánicas se prueban mediante tracción., impacto charpy, y pruebas de dureza. Se discute la relación entre microestructura y propiedades mecánicas.. Además, Se investigan los efectos de los procesos de normalización y revenido sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero para proporcionar una base teórica para la producción y aplicación del acero para tuberías sin costura X70Q/L485Q..

Desde la década de 1980, académicos extranjeros han llevado a cabo investigaciones en profundidad sobre el acero para tuberías de alta resistencia, como el X70.. Los primeros estudios se centraron en el desarrollo de acero para tuberías microaleado., y encontró que la adición de elementos de microaleación como Nb, V, y Ti puede mejorar significativamente la resistencia y tenacidad del acero.. Por ejemplo, Nb puede retrasar la recristalización de la austenita durante la laminación en caliente, refinar los granos, y forma Nb(C,N) precipita para fortalecer la matriz. V puede formar precipitados de VC, que tienen un fuerte efecto fortalecedor de la precipitación. Ti puede formar precipitados de TiN, que puede prevenir el crecimiento de granos de austenita durante el calentamiento.

En los últimos años, Los académicos extranjeros han prestado más atención al control de la microestructura y la optimización del rendimiento de las tuberías de acero.. Algunos estudios han adoptado rodamientos controlados y enfriamiento controlado. (TMCP) Tecnología para obtener una microestructura de grano fino compuesta de ferrita acicular y ferrita poligonal., lo que mejora significativamente la tenacidad del acero a baja temperatura. Por ejemplo, Smith y otros. Se utilizó la tecnología TMCP para producir acero para tuberías X70 con ferrita acicular como microestructura principal., y la energía de absorción de impacto a -20 ℃ alcanzó más de 150 J. Además, Académicos extranjeros también han estudiado la resistencia a la corrosión del acero para tuberías X70 en entornos hostiles como CO₂ y H₂S., y propuso diversas medidas de protección contra la corrosión..

La investigación nacional sobre el acero para tuberías X70/L485 comenzó relativamente tarde, pero se ha desarrollado rápidamente. Empresas siderúrgicas e instituciones de investigación nacionales han desarrollado con éxito acero para tuberías X70/L485 que cumple con los estándares internacionales a través de investigación, desarrollo e introducción técnica independientes.. Algunos estudios se han centrado en el efecto de los elementos de aleación en la microestructura y las propiedades mecánicas del acero X70.. Por ejemplo, Li y otros. estudió el efecto del contenido de Nb en la microestructura y las propiedades mecánicas del acero para tuberías X70, y encontró que cuando el contenido de Nb es 0.03%-0.06%, El acero tiene las mejores propiedades integrales.. Otros estudios han investigado la influencia de los procesos de tratamiento térmico en el rendimiento del acero X70.. Por ejemplo, Wang y otros. estudió el efecto de la normalización de la temperatura sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero X70, y descubrió que la temperatura de normalización óptima es 920-950 ℃.

sin embargo, Todavía hay algunas deficiencias en la investigación actual.. Por un lado, la mayoría de los objetos de investigación son tuberías de acero soldadas., y la investigación sobre tuberías de acero sin costura es relativamente poca. Por otra parte, La investigación sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero X70Q/L485Q con excelente tenacidad a bajas temperaturas no es lo suficientemente sistemática., especialmente el análisis detallado de la estructura de ferrita acicular y su efecto sobre la tenacidad a baja temperatura.. Por lo tanto, es necesario realizar una investigación en profundidad sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q.

Los principales objetivos de este trabajo son los siguientes: (1) Observar y analizar la microestructura de tuberías de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q utilizando OM, OMS, y TEM, y determinar el tipo, morfología, Tamaño, y distribución de componentes microestructurales.. (2) Ensayar las propiedades mecánicas del acero mediante tracción., impacto charpy, y pruebas de dureza, y evaluar su desempeño según API 5L y GB/T 9711 Normas. (3) Discutir la relación entre microestructura y propiedades mecánicas del acero., y aclarar el papel de cada componente microestructural en la determinación de las propiedades mecánicas.. (4) Investigar los efectos de los procesos de normalización y revenido sobre la microestructura y propiedades mecánicas del acero., y proponer parámetros óptimos de tratamiento térmico..

El alcance de la investigación de este trabajo incluye: (1) La tubería de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q tal como se recibió. (2) El acero tras diferentes procesos de tratamiento térmico. (normalizando a 880-980 ℃, templado a 550-700 ℃). (3) El análisis de la microestructura del acero mediante OM., OMS, y TEM. (4) Ensayo de propiedades mecánicas del acero mediante ensayo de tracción uniaxial., Prueba de impacto Charpy, y prueba de dureza.

Este trabajo está dividido en seis capítulos. Capítulo 1 es la introducción, que detalla los antecedentes y la importancia de la investigación., Resume el estado de la investigación en el país y en el extranjero., Aclara los objetivos y el alcance de la investigación., e introduce la estructura de la tesis.. Capítulo 2 presenta las características del material de acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q, incluyendo su composición química y proceso de producción.. Capítulo 3 describe los métodos experimentales, incluyendo la preparación de la muestra, métodos de observación de microestructura, y métodos de prueba de propiedades mecánicas.. Capítulo 4 analiza la microestructura del acero recibido y tratado térmicamente. Capítulo 5 prueba y analiza las propiedades mecánicas del acero, y analiza la relación entre la microestructura y las propiedades mecánicas.. Capítulo 6 es la conclusión y perspectiva, que resume los principales resultados de la investigación, señala las deficiencias de la investigación, y espera con ansias la dirección futura de la investigación.

El acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q es un acero de baja aleación de alta resistencia, y su composición química está estrictamente regulada por API 5L y GB/T 9711 Normas. La composición química del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q tal como se recibió utilizado en este estudio se detectó mediante un espectrómetro de lectura directa., y los resultados se muestran en la tabla 1 (Fracción de masa, %).

ELEMENTO

C

Si

MN

P

S

NB

V

Ti

CR

Mo

Ni

Cu

Fe

Contenido

0.08

0.35

1.60

0.015

0.005

0.045

0.030

0.020

0.15

0.10

0.20

0.10

bala.

Límite API 5L

≤0.10

≤0.40

1.20-1.80

≤0.025

≤0.010

0.02-0.06

0.01-0.04

0.01-0.03

≤0.30

≤0.30

≤0.50

≤0.30

bala.

Se puede ver en la tabla 1 que la composición química del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q utilizado en este estudio cumple plenamente con los requisitos de la norma API 5L. Los principales elementos de aleación y sus funciones son los siguientes.:

(1) Carbón (C): El carbono es un elemento importante que mejora la resistencia del acero.. Un contenido de carbono adecuado puede aumentar la resistencia del acero mediante el fortalecimiento con solución sólida.. sin embargo, Un contenido excesivo de carbono reducirá la tenacidad y soldabilidad del acero.. Por lo tanto, El contenido de carbono del acero X70Q/L485Q se controla estrictamente a continuación. 0.10%.

(2) Silicio (Si): El silicio es un desoxidante y también puede mejorar la resistencia del acero mediante el fortalecimiento de una solución sólida.. El contenido de silicio del acero X70Q/L485Q se controla entre 0.10% y 0.40%.

(3) manganeso (MN): El manganeso es un importante elemento austenitizante y puede mejorar significativamente la resistencia y tenacidad del acero.. El manganeso también puede refinar los granos y mejorar la templabilidad del acero.. El contenido de manganeso del acero X70Q/L485Q se controla entre 1.20% y 1.80%.

(4) fósforo (P) y azufre (S): El fósforo y el azufre son elementos impuros nocivos.. El fósforo reducirá la tenacidad del acero., especialmente tenacidad a bajas temperaturas, y causar fragilidad por el frío. El azufre formará inclusiones de MnS., lo que reducirá la ductilidad y tenacidad del acero y provocará fragilidad en caliente.. Por lo tanto, Los contenidos de fósforo y azufre están estrictamente controlados a continuación. 0.025% y 0.010% respectivamente.

(5) Niobio (NB), Vanadio (V), Titanio (Ti): Estos son elementos de microaleación., que juegan un papel importante en el refinado de granos y la mejora de la resistencia y tenacidad del acero.. Nb puede retrasar la recristalización de la austenita durante la laminación en caliente, refinar los granos, y forma Nb(C,N) precipita para fortalecer la matriz. V puede formar precipitados de VC, que tienen un fuerte efecto fortalecedor de la precipitación. Ti puede formar precipitados de TiN, que puede prevenir el crecimiento de granos de austenita durante el calentamiento.

(6) cromo (CR), Molibdeno (Mo), níquel (Ni), Cobre (Cu): Estos elementos pueden mejorar la templabilidad y la resistencia a la corrosión del acero.. La adición adecuada de estos elementos puede mejorar aún más las propiedades integrales del acero X70Q/L485Q..

El proceso de producción de acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q incluye principalmente la fundición., fundición, perforación, laminación, tratamiento térmico, y acabado. El proceso de producción específico es el siguiente:

(1) Fundición: El acero se funde mediante un horno de oxígeno básico. (BOF) o horno de arco eléctrico (EAF), y luego refinado por horno de cuchara (LF) y desgasificación al vacío (enfermedad venérea) para reducir el contenido de impurezas y gas., y ajustar la composición química para cumplir con los requisitos.

(2) fundición: El acero fundido se transforma en palanquillas mediante un proceso de colada continua.. Las palanquillas de colada continua tienen una composición química uniforme y una estructura densa., lo que sienta una buena base para el procesamiento posterior.

(3) perforación: Las palanquillas de colada continua se calientan a 1200-1250 ℃ en un horno de calentamiento., y luego perforado en palanquillas huecas por un perforador. El proceso de perforación es un paso importante en la producción de tubos de acero sin costura., que determina el espesor de pared y el diámetro interior de las palanquillas huecas.

(4) laminación: Las palanquillas huecas se laminan en tubos de acero sin costura del tamaño requerido mediante un laminador continuo o un molino de mandril.. Durante el proceso de laminación, La temperatura y la velocidad de laminación se controlan estrictamente para garantizar la precisión dimensional y la superficie. calidad de los tubos de acero.

(5) tratamiento térmico: Los tubos de acero laminados sin costura se someten a un tratamiento térmico. (como normalizar, Templado) para ajustar la microestructura y mejorar las propiedades mecánicas. El proceso de tratamiento térmico tiene un impacto significativo en la microestructura y las propiedades mecánicas del acero X70Q/L485Q..

(6) Acabado: Los tubos de acero tratados térmicamente son sometidos a procesos de acabado como enderezado., Corte, y tratamiento de superficie para cumplir con los requisitos del producto final.

El proceso de producción de acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q es complejo y requiere un control estricto de cada parámetro del proceso para garantizar la calidad del producto final. Entre ellos, El proceso de tratamiento térmico es el eslabón clave para ajustar la microestructura y las propiedades mecánicas del acero..

El material experimental utilizado en este estudio fue acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q con un diámetro exterior de 114 mm y un espesor de pared de 10 mm. Las muestras se cortaron de la tubería de acero tal como se recibió y de la tubería de acero después de diferentes procesos de tratamiento térmico..

Para muestras de observación de microestructura.: Las muestras fueron cortadas en 10 milímetros × 10 milímetros × 5 mm piezas. Las muestras fueron molidas con 400#, 800#, 1200#, y 2000# lijas a su vez, luego pulido con pasta de pulido de diamante (tamaño de partícula 1.5 µm), y finalmente grabado con 4% solución de alcohol de ácido nítrico para 5-10 artículos de segunda clase. Las muestras grabadas se limpiaron con alcohol y se secaron para observar la microestructura..

Para muestras de prueba de propiedades mecánicas.: (1) Muestras de prueba de tracción.: Las muestras de tracción se procesaron según GB/T. 228.1-2010 Estándar, con una longitud de calibre de 50 mm, un diámetro de calibre de 10 mm, y una longitud total de 150 mm. (2) Muestras de prueba de impacto Charpy: Las muestras de impacto fueron procesadas según GB/T 229-2020 Estándar, con un tamaño de 10 milímetros × 10 milímetros × 55 mm, y una muesca en V (profundidad de la muesca 2 mm, ángulo de muesca 45°, radio de raíz 0.25 mm). (3) Muestras de prueba de dureza: Las muestras fueron cortadas en 10 milímetros × 10 milímetros × 10 mm piezas, y la superficie fue molida y pulida para asegurar una superficie lisa.

Para muestras de tratamiento térmico.: Las muestras recibidas se sometieron a un tratamiento térmico de normalización y templado.. La temperatura de normalización se fijó en 880 ℃, 920℃, 950℃, y 980 ℃, y el tiempo de espera fue 30 minutos, luego enfriado por aire. La temperatura de templado se fijó en 550 ℃., 600℃, 650℃, y 700 ℃, y el tiempo de espera fue 60 minutos, luego enfriado por aire.

La microestructura de las muestras se observó utilizando tres tipos de microscopios.:

(1) Microscopía óptica (ACERCA DE): Se utilizó un microscopio óptico Olympus GX71 para observar la microestructura macroscópica de las muestras., y el tamaño de grano se midió utilizando el método de intersección lineal según GB/T 6394-2017 Estándar.

(2) Microscopía electrónica de barrido (OMS): Un Zeiss Sigma 300 Se utilizó un microscopio electrónico de barrido para observar la microestructura detallada de las muestras., como la morfología de la ferrita, bainita, y las islas M-A, y la distribución de inclusiones. El voltaje de aceleración fue 20 kV.

(3) Microscopía electrónica de transmisión (TEM): Se utilizó un microscopio electrónico de transmisión JEOL JEM-2100 para observar la microestructura fina de las muestras., como la estructura cristalina de la ferrita, la morfología y el tamaño de los precipitados, y la estructura de dislocación. El voltaje de aceleración fue 200 kV. Las muestras de TEM se prepararon cortando 3 milímetros × 3 rebanadas de mm de las muestras de observación de microestructura, molerlos hasta obtener un espesor de 100 µm, luego golpeando 3 discos de mm de diámetro, y finalmente diluir hasta obtener transparencia utilizando una pulidora electrolítica de doble chorro.. La solución de pulido electrolítico era una solución mixta de 5% ácido perclórico y 95% etanol, la temperatura de pulido fue -20 ℃, y el voltaje de pulido fue 20 V.

Las propiedades mecánicas de las muestras se probaron utilizando los siguientes métodos.:

(1) Prueba de tracción uniaxial: Para realizar el ensayo de tracción se utilizó una máquina de ensayo universal Zwick/Roell Z100 a temperatura ambiente. (25℃) con una tasa de carga de 2 mm/min. Se analizaron tres muestras para cada condición., y se tomó el valor promedio. el límite elástico (σₛ), Resistencia a la tracción (σᵦ), y elongación (d) fueron medidos según GB/T 228.1-2010 Estándar.

(2) Prueba de impacto Charpy: Se utilizó una máquina de prueba de impacto Zwick/Roell HIT50P para realizar la prueba de impacto Charpy a -20 ℃. Se analizaron tres muestras para cada condición., y se tomó el valor promedio. La energía de absorción del impacto. (Aₖᵥ) se midió según GB/T 229-2020 Estándar.

(3) Prueba De Dureza: Se utilizó un durómetro Rockwell para realizar la prueba de dureza con una carga de 150 kgf y un tiempo de retención de 15 artículos de segunda clase. Se tomaron cinco puntos de medición para cada muestra., y se tomó el valor promedio. La dureza Rockwell (HRC) se midió según GB/T 230.1-2018 Estándar.

Cifra 1 muestra el OM, OMS, e imágenes TEM de la tubería de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q tal como se recibió. Se puede ver en la figura 1(A) (ACERCA de la imagen) que la microestructura del acero tal como se recibió está compuesta de ferrita acicular (DE), ferrita poligonal (FP), y una pequeña cantidad de bainita (b). Los granos son finos y uniformes., y el tamaño promedio del grano es aproximadamente 8 µm. La ferrita acicular es el principal componente microestructural., contabilizando aproximadamente 65%-70%. La ferrita poligonal representa aproximadamente 20%-25%, y la bainita representa aproximadamente 5%-10%.

Cifra 1(b) (imagen SEM) muestra la morfología detallada de la microestructura. La ferrita acicular tiene una forma acicular fina., y las agujas están entrelazadas entre sí, formando una densa estructura de red. La ferrita poligonal tiene una forma poligonal regular., y los límites de los granos son claros. La bainita tiene forma de listón., y los listones son paralelos entre sí. Además, una pequeña cantidad de martensita-austenita (MAMÁ) Se observan islas en los límites de los granos y entre las agujas aciculares de ferrita.. Las islas M-A son de tamaño pequeño., con un diámetro de aproximadamente 0.5-1 µm.

Cifra 1(C) (imagen TEM) muestra la fina microestructura del acero tal como se recibió. La ferrita acicular tiene una forma cúbica centrada en el cuerpo. (BCC) estructura cristalina, y hay una gran cantidad de dislocaciones en la matriz de ferrita. Las dislocaciones se distribuyen uniformemente., Lo cual es beneficioso para mejorar la resistencia del acero.. Además, Se observa una gran cantidad de finos precipitados en la matriz de ferrita.. Los precipitados son de forma esférica o elíptica., con un tamaño de aproximadamente 5-20 Nuevo Méjico. El análisis EDS muestra que los precipitados son principalmente Nb(C,N) y VC, ¿Cuáles son los productos de elementos de microaleación?. Estos precipitados pueden fijar las dislocaciones y los límites de los granos., refinar los granos, y mejorar la resistencia y tenacidad del acero.

La formación de la microestructura de la tubería de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q tal como se recibió está estrechamente relacionada con su proceso de producción.. Durante el proceso de laminado y enfriamiento., la austenita se transforma en ferrita acicular, ferrita poligonal, y bainita. Los elementos de microaleación como el Nb., V, y Ti juegan un papel importante en el proceso de transformación. Nb retrasa la recristalización de la austenita, haciendo que los granos de austenita sean más finos. Durante el proceso de enfriamiento, Los finos granos de austenita son fáciles de transformar en ferrita acicular.. V y Ti forman precipitados finos., que refinan aún más los granos y mejoran la resistencia del acero.

Cifra 2 muestra las imágenes OM de la tubería de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q después de normalizarla a diferentes temperaturas (880℃, 920℃, 950℃, 980℃) y enfriado por aire. Se puede ver en la figura 2 que la temperatura de normalización tiene un impacto significativo en la microestructura del acero.

Cuando la temperatura de normalización es 880 ℃ (Cifra 2(A)), La microestructura del acero está compuesta de ferrita acicular., ferrita poligonal, y una pequeña cantidad de bainita. El tamaño promedio de grano es aproximadamente 9 µm. En comparación con el acero tal como se recibió, la proporción de ferrita acicular disminuye ligeramente (Acerca de 60%), y la proporción de ferrita poligonal aumenta ligeramente (Acerca de 25%). Esto se debe a que la temperatura de normalización es relativamente baja., los granos de austenita no están completamente desarrollados, y la transformación de austenita a ferrita acicular no es suficiente.

cuando la temperatura de normalización es 920 ℃ (Cifra 2(b)), La microestructura del acero está compuesta principalmente de ferrita acicular. (Acerca de 75%), con una pequeña cantidad de ferrita poligonal (Acerca de 20%) y bainita (Acerca de 5%). El tamaño promedio de grano es aproximadamente 7 µm. La ferrita acicular es fina y densa., y el grado de entrelazado es alto. Esto se debe a que la temperatura de normalización es adecuada., Los granos de austenita están completamente desarrollados y son uniformes., y la transformación de austenita a ferrita acicular es suficiente. La fina estructura de ferrita acicular es beneficiosa para mejorar la resistencia y tenacidad del acero..

Cuando la temperatura de normalización es 950 ℃ (Cifra 2(C)), La microestructura del acero todavía está compuesta principalmente de ferrita acicular. (Acerca de 70%), con una pequeña cantidad de ferrita poligonal (Acerca de 22%) y bainita (Acerca de 8%). El tamaño promedio de grano es aproximadamente 8 µm. Comparado con el acero normalizado a 920 ℃, la proporción de ferrita acicular disminuye ligeramente, y el tamaño del grano aumenta ligeramente. Esto se debe a que la temperatura de normalización es demasiado alta., los granos de austenita comienzan a crecer, lo que conduce al aumento del tamaño del grano después de la transformación..

cuando la temperatura de normalización es 980 ℃ (Cifra 2(D)), La microestructura del acero está compuesta de ferrita acicular. (Acerca de 55%), ferrita poligonal (Acerca de 30%), y bainita (Acerca de 15%). El tamaño promedio de grano es aproximadamente 12 µm. El tamaño del grano aumenta significativamente., y la estructura acicular de ferrita se vuelve gruesa. Esto se debe a que la temperatura de normalización es demasiado alta., los granos de austenita crecen excesivamente, lo que conduce a un aumento significativo del tamaño del grano después de la transformación.. La microestructura gruesa reducirá la resistencia y tenacidad del acero..

Los resultados anteriores muestran que la temperatura de normalización óptima para tuberías de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q es 920-950 ℃. Dentro de este rango de temperatura, El acero puede obtener una microestructura fina y uniforme con una alta proporción de ferrita acicular., Lo cual es beneficioso para mejorar las propiedades mecánicas del acero..

Cifra 3 muestra las imágenes OM de la tubería de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q después de normalizarla a 920 ℃ y templarla a diferentes temperaturas. (550℃, 600℃, 650℃, 700℃) y enfriado por aire. Se puede ver en la figura 3 que la temperatura de templado también tiene un impacto significativo en la microestructura del acero.

Cuando la temperatura de templado es de 550 ℃ (Cifra 3(A)), La microestructura del acero es similar a la del acero normalizado., compuesto principalmente de ferrita acicular, ferrita poligonal, y una pequeña cantidad de bainita. El tamaño promedio de grano es aproximadamente 7 µm. No hay ningún cambio obvio en la microestructura en comparación con el acero normalizado.. Esto se debe a que la temperatura de templado es relativamente baja., la recuperación y recristalización de la matriz de ferrita no son suficientes, y la transformación de la segunda fase no es obvia.

Cuando la temperatura de templado es de 600 ℃ (Cifra 3(b)), La microestructura del acero todavía está compuesta principalmente de ferrita acicular. (Acerca de 72%), con una pequeña cantidad de ferrita poligonal (Acerca de 23%) y bainita (Acerca de 5%). El tamaño promedio de grano es aproximadamente 7 µm. La ferrita acicular es fina y uniforme., y las dislocaciones en la matriz de ferrita se reducen. Se observa una pequeña cantidad de precipitados de cementita en los límites de los granos y entre las agujas de ferrita.. Los precipitados de cementita son finos y esféricos., que puede mejorar la dureza del acero.

Cuando la temperatura de templado es de 650 ℃ (Cifra 3(C)), La microestructura del acero está compuesta de ferrita acicular. (Acerca de 68%), ferrita poligonal (Acerca de 27%), y una pequeña cantidad de bainita (Acerca de 5%). El tamaño promedio de grano es aproximadamente 8 µm. La ferrita acicular comienza a descomponerse., y la ferrita poligonal crece ligeramente. Se observa una gran cantidad de finos precipitados de cementita en la matriz de ferrita.. Los precipitados de cementita se distribuyen uniformemente., que puede mejorar la dureza del acero. sin embargo, el tamaño del grano aumenta ligeramente, que puede reducir la resistencia del acero..

Cuando la temperatura de templado es de 700 ℃ (Cifra 3(D)), La microestructura del acero está compuesta de ferrita poligonal. (Acerca de 50%), ferrita acicular (Acerca de 40%), y bainita (Acerca de 10%). El tamaño promedio de grano es aproximadamente 10 µm. La ferrita acicular se descompone significativamente., y la ferrita poligonal crece obviamente. Los precipitados de cementita crecen y se agregan., formando partículas gruesas de cementita. La microestructura gruesa y las partículas de cementita gruesas reducirán significativamente la resistencia y tenacidad del acero..

Los resultados anteriores muestran que la temperatura de templado óptima para tuberías de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q después de normalizar a 920 ℃ es 600-650 ℃. Dentro de este rango de temperatura, El acero puede obtener una microestructura fina y uniforme con una alta proporción de ferrita acicular y precipitados finos de cementita., Lo cual es beneficioso para mejorar las propiedades mecánicas integrales del acero..

Tabla 2 muestra las propiedades mecánicas de la tubería de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q tal como se recibió. Se puede ver en la tabla 2 que el acero recibido tiene excelentes propiedades mecánicas integrales. El límite elástico es 505 MPa, la resistencia a la tracción es 635 MPa, el alargamiento es 30%, la energía de absorción de impacto a -20 ℃ es 135 J, y la dureza Rockwell es 20 HRC. Todos estos indicadores cumplen plenamente con los requisitos de API 5L y GB/T. 9711 Normas (API 5L requiere que el acero X70 tenga un límite elástico de ≥485 MPa, una resistencia a la tracción de 600-750 MPa, un alargamiento de ≥20%, y una energía de absorción de impacto a -20 ℃ de ≥40 J).

Índice de propiedad mecánica	Límite elástico σₛ (MPa)	Resistencia a la tracción σᵦ (MPa)	Alargamiento δ (%)	Energía de absorción de impacto Aₖᵥ (-20℃, J)	Dureza Rockwell HRC
Acero tal como se recibió	505	635	30	135	20
Requisito estándar API 5L	≥485	600-750	≥20	≥40	–

Las excelentes propiedades mecánicas del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q tal como se recibió se deben principalmente a su fina microestructura.. La ferrita acicular, con su estructura fina y entrelazada, puede obstaculizar efectivamente el movimiento de las dislocaciones, mejorando la resistencia del acero. Al mismo tiempo, La estructura de ferrita acicular entrelazada también puede absorber mucha energía durante el proceso de fractura., mejorando la tenacidad del acero. Los finos precipitados (NB(C,N) y VC) Mejorar aún más la resistencia del acero mediante el fortalecimiento por precipitación.. La ferrita poligonal tiene buena ductilidad., lo que mejora el alargamiento del acero.

Tabla 3 muestra las propiedades mecánicas de la tubería de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q después de normalizarla a diferentes temperaturas y enfriada por aire.. Se puede ver en la tabla 3 que la temperatura de normalización tiene un impacto significativo en las propiedades mecánicas del acero.

Normalización de la temperatura (℃)	Límite elástico σₛ (MPa)	Resistencia a la tracción σᵦ (MPa)	Alargamiento δ (%)	Energía de absorción de impacto Aₖᵥ (-20℃, J)	Dureza Rockwell HRC
880	490	620	31	125	19
920	520	650	32	150	22
950	510	640	31	140	21
980	480	610	28	100	18

Cuando la temperatura de normalización es 880 ℃, el límite elástico, Resistencia a la tracción, y la energía de absorción de impactos del acero son ligeramente menores que las del acero tal como se recibió.. Esto se debe a que la temperatura de normalización es relativamente baja., la proporción de ferrita acicular es baja, y el tamaño del grano es ligeramente mayor. cuando la temperatura de normalización es 920 ℃, El acero tiene el límite elástico más alto. (520 MPa), Resistencia a la tracción (650 MPa), y energía de absorción de impacto (150 J). Esto se debe a que el acero tiene una microestructura fina y uniforme con una alta proporción de ferrita acicular., que puede mejorar eficazmente la resistencia y dureza del acero. Cuando la temperatura de normalización es 950 ℃, el límite elástico, Resistencia a la tracción, y la energía de absorción de impacto del acero son ligeramente menores que las del acero normalizado a 920 ℃. Esto se debe a que el tamaño del grano aumenta ligeramente., y la proporción de ferrita acicular disminuye ligeramente. cuando la temperatura de normalización es 980 ℃, el límite elástico, Resistencia a la tracción, y la energía de absorción de impacto del acero disminuye significativamente. Esto se debe a que el tamaño del grano aumenta significativamente., y la estructura acicular de ferrita se vuelve gruesa, lo que reduce la resistencia y tenacidad del acero..

Tabla 4 muestra las propiedades mecánicas del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q después de normalizarlo a 920 ℃ y templarlo a diferentes temperaturas y enfriarlo por aire.. Se puede ver en la tabla 4 que la temperatura de revenido también tiene un impacto significativo en las propiedades mecánicas del acero.

Temperatura de templado (℃)	Límite elástico σₛ (MPa)	Resistencia a la tracción σᵦ (MPa)	Alargamiento δ (%)	Energía de absorción de impacto Aₖᵥ (-20℃, J)	Dureza Rockwell HRC
550	515	645	31	145	21
600	510	635	33	160	20
650	500	625	32	155	19
700	470	590	29	110	17

Cuando la temperatura de templado es de 550 ℃, Las propiedades mecánicas del acero son similares a las del acero normalizado.. Esto se debe a que la temperatura de templado es relativamente baja., la recuperación y recristalización de la matriz de ferrita no son suficientes, y la transformación de la segunda fase no es obvia. Cuando la temperatura de templado es de 600 ℃, el acero tiene el mayor alargamiento (33%) y energía de absorción de impacto (160 J). Esto se debe a que la temperatura de templado es la adecuada., Se reducen las dislocaciones en la matriz de ferrita., y se forma una gran cantidad de finos precipitados de cementita.. Los finos precipitados de cementita pueden mejorar la tenacidad del acero., y la recuperación de la matriz de ferrita puede mejorar la ductilidad del acero.. Cuando la temperatura de templado es de 650 ℃, el límite elástico, Resistencia a la tracción, Alargamiento, y la energía de absorción de impacto del acero es ligeramente menor que la del acero templado a 600 ℃. Esto se debe a que el tamaño del grano aumenta ligeramente., y los precipitados de cementita comienzan a crecer. Cuando la temperatura de templado es de 700 ℃, el límite elástico, Resistencia a la tracción, Alargamiento, y la energía de absorción de impacto del acero disminuye significativamente. Esto se debe a que la ferrita acicular se descompone significativamente., la ferrita poligonal crece obviamente, y los precipitados de cementita crecen y se agregan, lo que reduce la resistencia y tenacidad del acero..

Las propiedades mecánicas del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q están inherentemente determinadas por su microestructura.. Basado en el análisis anterior de microestructura y propiedades mecánicas., La correlación entre ellos se puede resumir de la siguiente manera.:

en primer lugar, ferrita acicular (DE) Es el componente microestructural central que afecta las propiedades mecánicas integrales del acero.. La estructura de ferrita acicular fina y entrelazada puede dificultar significativamente el movimiento de las dislocaciones durante el proceso de tracción., mejorando así el límite elástico y la resistencia a la tracción del acero mediante el fortalecimiento por dislocación. Mientras tanto, Durante el proceso de impacto, La ferrita acicular entrelazada puede prevenir eficazmente la propagación de grietas; las grietas deben evitar las agujas de ferrita acicular al expandirse., que consume una gran cantidad de energía, mejorando así en gran medida la tenacidad del acero a baja temperatura. Cuanto mayor sea la proporción de ferrita acicular, cuanto más fino es el tamaño del grano, y mejores serán las propiedades mecánicas integrales del acero.. Por ejemplo, cuando el acero se normaliza a 920 ℃, la proporción de ferrita acicular alcanza aproximadamente 75%, y el límite elástico correspondiente, Resistencia a la tracción, y la energía de absorción de impacto alcanzan los valores máximos, que verifica plenamente el papel dominante de la ferrita acicular.

En segundo lugar, ferrita poligonal (FP) tiene un efecto positivo sobre la ductilidad del acero. La ferrita poligonal tiene una forma poligonal regular y menos dislocaciones en su interior., por lo que tiene buena ductilidad. Una proporción adecuada de ferrita poligonal puede mejorar el alargamiento del acero., Hacer que el acero tenga una mejor capacidad de deformación plástica.. sin embargo, si la proporción de ferrita poligonal es demasiado alta, La resistencia del acero disminuirá.. Por ejemplo, cuando la temperatura de normalización es 980 ℃, la proporción de ferrita poligonal aumenta a aproximadamente 30%, y el límite elástico y la resistencia a la tracción del acero disminuyen significativamente a 480 MPa y 610 MPa respectivamente.

En tercer lugar, bainita (b) y martensita-austenita (MAMÁ) Las islas tienen un doble impacto en las propiedades mecánicas del acero.. Una pequeña cantidad de bainita puede mejorar la resistencia del acero debido a su densa estructura de listones.. sin embargo, El exceso de bainita reducirá la tenacidad del acero porque la estructura de listón es fácil de causar concentración de tensión.. Las islas M-A son fases duras y frágiles. Una pequeña cantidad de islas finas MA puede mejorar la resistencia del acero mediante el fortalecimiento por dispersión., pero si las islas M-A son bastas o están distribuidas de manera concentrada, se convertirán en la fuente de grietas durante el proceso de impacto., reduciendo significativamente la tenacidad del acero a baja temperatura. En el acero recibido y en el acero después de un tratamiento térmico óptimo., el contenido de bainita se controla a continuación 5%-10%, y las islas M-A están finas y uniformemente distribuidas, para que no tengan un efecto adverso sobre la tenacidad del acero.

Por cuartos, precipitados finos (NB(C,N), VC) Juega un papel importante en el fortalecimiento de las precipitaciones.. Los elementos de microaleación Nb, V, y Ti en el acero forman finos precipitados durante los procesos de producción y tratamiento térmico.. Estos precipitados son esféricos o elípticos., con un tamaño de aproximadamente 5-20 Nuevo Méjico, y puede fijar dislocaciones y límites de grano. Por un lado, Impiden el movimiento de las dislocaciones., mejorando la resistencia del acero; Por otra parte, previenen el crecimiento de los granos, refinar el tamaño del grano, y mejorando así la tenacidad del acero.. Los resultados de la observación TEM muestran que los precipitados en el acero recibido y en el acero después del tratamiento térmico óptimo son finos y uniformemente distribuidos., lo cual es una razón importante para las excelentes propiedades mecánicas integrales del acero..

Finalmente, El tamaño del grano tiene un impacto significativo en las propiedades mecánicas del acero.. Según la fórmula de Hall-Petch, La resistencia del acero es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del tamaño del grano: cuanto más fino es el tamaño del grano., cuanto mayor sea la resistencia del acero. Al mismo tiempo, Los granos finos también pueden mejorar la tenacidad del acero porque los límites de los granos pueden dificultar la propagación de grietas.. Por ejemplo, cuando la temperatura de normalización es 920 ℃, El tamaño medio de grano del acero es aproximadamente 7 µm, que es la más pequeña entre todas las condiciones de prueba, y las propiedades mecánicas correspondientes son las mejores. cuando la temperatura de normalización es 980 ℃, el tamaño medio del grano aumenta a 12 µm, y las propiedades mecánicas del acero disminuyen significativamente.

Comprender mejor el mecanismo de fractura del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q y su relación con la microestructura., La morfología de la fractura de las muestras de tracción e impacto Charpy se observó mediante SEM.. Cifra 4 muestra la morfología de fractura SEM del acero recibido y del acero después del tratamiento térmico a diferentes temperaturas.

Cifra 4(A) muestra la morfología de fractura por tracción del acero tal como se recibió. Se puede observar que la superficie de fractura está compuesta por una gran cantidad de hoyuelos de diferentes tamaños., y los hoyuelos están distribuidos uniformemente. También hay una pequeña cantidad de crestas lagrimales entre los hoyuelos.. Esta es una morfología típica de fractura dúctil., indicando que el acero tal como se recibió tiene buena ductilidad. La formación de hoyuelos se debe a la nucleación., Crecimiento, y coalescencia de huecos durante el proceso de tracción.. La fina microestructura del acero tal como se recibió proporciona más sitios de nucleación para los huecos., y la estructura de ferrita acicular entrelazada puede dificultar el crecimiento y la coalescencia de los huecos., formando así una gran cantidad de finos hoyuelos.

Cifra 4(b) muestra la morfología de fractura por tracción del acero normalizada a 920 ℃. En comparación con el acero tal como se recibió, Los hoyuelos en la superficie de la fractura son más finos y uniformes., y el número de crestas lagrimales aumenta. Esto indica que el acero normalizado a 920 ℃ tiene mejor ductilidad y mayor resistencia a la tracción.. La fina estructura de ferrita acicular del acero proporciona más sitios de nucleación para los huecos., y los finos precipitados fijan las dislocaciones, haciendo que el crecimiento del vacío y la coalescencia sean más difíciles, formando así hoyuelos más finos.

Cifra 4(C) muestra la morfología de fractura por tracción del acero normalizada a 980 ℃. Se puede ver que los hoyuelos en la superficie de la fractura son gruesos y están distribuidos de manera desigual., y hay una pequeña cantidad de planos de escisión. Esto indica que el acero normalizado a 980 ℃ tiene poca ductilidad., y el modo de fractura es una fractura mixta de ductilidad y fragilidad. La microestructura gruesa del acero hace que los huecos crezcan fácilmente y se fusionen durante el proceso de tracción., y la concentración de tensiones es fácil de producir en los límites de los granos., conduciendo a la generación de planos de escisión.

Cifra 4(D) muestra la morfología de la fractura por impacto Charpy del acero tal como se recibió a -20 ℃. La superficie de la fractura se compone de una gran cantidad de finos hoyuelos y crestas de desgarro., sin planos de clivaje evidentes. Esta es una morfología típica de fractura dúctil., lo que indica que el acero tal como se recibió tiene una excelente tenacidad a bajas temperaturas. Durante el proceso de impacto, La estructura de ferrita acicular entrelazada puede absorber mucha energía., y los huecos se nuclean y crecen en la matriz de ferrita., que conduce a una fractura dúctil.

Cifra 4(E) muestra la morfología de la fractura por impacto Charpy del acero templado a 600 ℃ después de normalizarlo a 920 ℃. La superficie de fractura está compuesta de hoyuelos más finos que el acero recibido., y la distribución es más uniforme. Esto indica que el acero templado a 600 ℃ tiene mejor tenacidad a baja temperatura.. Los finos precipitados de cementita formados durante el proceso de templado pueden mejorar la tenacidad del acero al fijar dislocaciones y dificultar la propagación de grietas.. Al mismo tiempo, la recuperación de la matriz de ferrita reduce la densidad de dislocaciones, haciendo que el acero sea más fácil de deformar plásticamente durante el proceso de impacto, formando así hoyuelos más finos.

Cifra 4(F) muestra la morfología de la fractura por impacto Charpy del acero templado a 700 ℃ después de normalizarlo a 920 ℃. La superficie de la fractura tiene planos de escisión obvios y una pequeña cantidad de hoyuelos gruesos.. Esto indica que el acero templado a 700 ℃ tiene poca tenacidad a baja temperatura., y el modo de fractura es una fractura mixta de ductilidad y fragilidad. La descomposición acicular de la ferrita y el crecimiento poligonal de la ferrita durante el proceso de templado hacen que la microestructura sea gruesa., y la cementita gruesa precipita el agregado en los límites de los granos., lo que lleva a la concentración del estrés. Durante el proceso de impacto, Las grietas se inician y propagan fácilmente a lo largo de los límites de grano y los planos de escisión., resultando en una fractura frágil.

El análisis de la morfología de la fractura verifica aún más la correlación entre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q.. Una microestructura fina y uniforme. (alta proporción de ferrita acicular, granos finos, precipitados finos) conduce a un modo de fractura dúctil con hoyuelos finos y uniformes, correspondiente a excelentes propiedades mecánicas integrales. De lo contrario, una microestructura gruesa (baja proporción de ferrita acicular, cereales secundarios, precipitados gruesos) conduce a un modo de fractura mixto de ductilidad y fragilidad con hoyuelos gruesos y planos de escisión., correspondiente a malas propiedades mecánicas.

en este documento, Se llevó a cabo un estudio exhaustivo sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q utilizando OM., OMS, TEM, prueba de tracción, Prueba de impacto Charpy, Prueba De Dureza, y análisis de la morfología de las fracturas.. Las principales conclusiones son las siguientes.:

(1) La microestructura de la tubería de acero sin costura API 5L X70Q/L485Q tal como se recibió está compuesta principalmente de ferrita acicular. (DE, 65%-70%), ferrita poligonal (FP, 20%-25%), y una pequeña cantidad de bainita (b, 5%-10%) y martensita-austenita (MAMÁ) islas. El tamaño promedio de grano es aproximadamente 8 µm. Una gran cantidad de precipitados finos. (NB(C,N) y VC, 5-20 Nuevo Méjico) están distribuidos uniformemente en la matriz de ferrita. El acero recibido tiene excelentes propiedades mecánicas integrales.: Fuerza de producción 505 MPa, Resistencia a la tracción 635 MPa, Alargamiento 30%, energía de absorción de impacto a -20 ℃ 135 J, y dureza Rockwell 20 HRC, que cumplen plenamente los requisitos de API 5L y GB/T 9711 Normas.

(2) La temperatura de normalización tiene un impacto significativo en la microestructura y las propiedades mecánicas del acero.. Con el aumento de la temperatura de normalización de 880 ℃ a 980 ℃, la proporción de ferrita acicular primero aumenta y luego disminuye, y el tamaño del grano primero disminuye y luego aumenta. La temperatura de normalización óptima es 920-950 ℃. En este rango de temperatura, el acero obtiene una microestructura fina y uniforme con una alta proporción de ferrita acicular (70%-75%) y un tamaño de grano promedio de 7-8 µm. Las propiedades mecánicas correspondientes son las mejores.: Fuerza de producción 510-520 MPa, Resistencia a la tracción 640-650 MPa, Alargamiento 31%-32%, energía de absorción de impacto a -20 ℃ 140-150 J, y dureza Rockwell 21-22 HRC.

(3) La temperatura de templado también tiene un impacto significativo en la microestructura y las propiedades mecánicas del acero normalizado a 920 ℃.. Con el aumento de la temperatura de templado de 550 ℃ a 700 ℃, La ferrita acicular se descompone gradualmente., la ferrita poligonal crece, y la cementita precipita primero se refina y luego se engrosa. La temperatura óptima de templado es 600-650 ℃. En este rango de temperatura, el acero mantiene una alta proporción de ferrita acicular (68%-72%) y precipitados finos de cementita. Las propiedades mecánicas correspondientes son excelentes.: Fuerza de producción 500-510 MPa, Resistencia a la tracción 625-635 MPa, Alargamiento 32%-33%, energía de absorción de impacto a -20 ℃ 155-160 J, y dureza Rockwell 19-20 HRC.

(4) Las propiedades mecánicas integrales del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q están determinadas principalmente por el tipo, proporción, y tamaño de grano de componentes microestructurales.. La ferrita acicular es el factor clave que mejora la resistencia y tenacidad del acero.; La ferrita poligonal mejora la ductilidad del acero.; precipitados finos (NB(C,N) y VC) mejorar la resistencia del acero mediante el fortalecimiento por precipitación; Los granos finos mejoran tanto la resistencia como la tenacidad del acero.. Una microestructura fina y uniforme con una alta proporción de ferrita acicular., granos finos, y precipitados finos conducen a excelentes propiedades mecánicas integrales.

(5) El modo de fractura del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q con excelentes propiedades mecánicas es la fractura dúctil., y la superficie de fractura se compone de hoyuelos finos y uniformes. Para acero con malas propiedades mecánicas debido a una microestructura gruesa, El modo de fractura es una fractura mixta de ductilidad y fragilidad., y la superficie de la fractura tiene hoyuelos gruesos y planos de escisión..

Aunque este artículo ha logrado resultados de investigación en profundidad sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q, Todavía hay algunos aspectos que deben estudiarse más a fondo en el futuro.:

(1) Ampliación de la investigación sobre el entorno de servicios.. Este artículo estudia principalmente la microestructura y las propiedades mecánicas del acero a temperatura ambiente y baja temperatura. (-20℃) condiciones. sin embargo, El acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q se utiliza a menudo en entornos de servicio hostiles, como alta presión., corrosión (Co₂, H₂S), y temperatura alterna. Las investigaciones futuras pueden centrarse en la evolución de la microestructura y las propiedades mecánicas del acero en estos duros entornos de servicio., y estudiar la resistencia a la corrosión y las propiedades de fatiga del acero., para proporcionar una base teórica más completa para la operación segura de la tubería.

(2) Investigación sobre tecnologías avanzadas de tratamiento térmico.. Este artículo estudia principalmente los efectos de los procesos de normalización y revenido sobre la microestructura y propiedades mecánicas del acero.. Con el desarrollo de la tecnología de tratamiento térmico., Tecnologías avanzadas de tratamiento térmico como enfriamiento y revenido. (Q&T), rodamiento controlado y enfriamiento controlado (TMCP), y el enfriamiento isotérmico se han utilizado ampliamente en la producción de acero para tuberías.. Investigaciones futuras pueden investigar los efectos de estas tecnologías avanzadas de tratamiento térmico en la microestructura y las propiedades mecánicas del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q., y explorar procesos de tratamiento térmico más óptimos para mejorar aún más el rendimiento del acero.

(3) Investigación sobre el mecanismo de los elementos de microaleación.. Este artículo sólo analiza brevemente el papel de los elementos de microaleación como el Nb, V, y ti. Las investigaciones futuras pueden utilizar el cálculo de primeros principios y la simulación de campo de fase para estudiar en profundidad el mecanismo de interacción entre los elementos de microaleación y la matriz., El mecanismo de nucleación y crecimiento de los precipitados., y el efecto de los elementos de microaleación en el proceso de transformación de fase., para proporcionar una base teórica para el diseño y optimización de la composición química del acero..

(4) Aplicación de la tecnología de fabricación inteligente.. La investigación futura puede introducir inteligencia artificial y tecnología de big data en el proceso de producción de acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q.. Construyendo un modelo de predicción de microestructura y propiedades mecánicas basado en parámetros del proceso de producción., Se puede realizar monitoreo y optimización en tiempo real del proceso de producción., Lo que mejorará la eficiencia de producción y el producto. calidad estabilidad del acero.

(5) Investigación sobre soldabilidad. Aunque el acero para tuberías sin costura evita los defectos de las uniones soldadas, todavía necesita ser soldado durante la construcción de la tubería. Investigaciones futuras pueden estudiar la soldabilidad del acero para tuberías sin costura API 5L X70Q/L485Q, Analizar la microestructura y propiedades mecánicas de la soldadura y la zona afectada por el calor. (ZAT), y proponer procesos de soldadura óptimos para garantizar la calidad de la soldadura y el rendimiento general de la tubería..