Abstrak: Baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q banyak digunakan dalam konstruksi pipa transmisi minyak dan gas jarak jauh karena ketangguhan suhu rendahnya yang sangat baik., kekuatan tinggi, dan ketahanan terhadap korosi. Dalam makalah ini, analisis komprehensif struktur mikro dan sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q dilakukan dengan menggunakan mikroskop optik (TENTANG), pemindaian mikroskop elektron (Siapa), Mikroskop Elektron Transmisi (TEM), uji tarik uniaksial, Uji dampak Charpy, dan uji kekerasan. Hasilnya menunjukkan bahwa struktur mikro baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q sebagian besar terdiri dari ferit acicular (DARI), ferit poligonal (hal), dan sejumlah kecil baiit (B) dan martensit-austenit (MA) kepulauan. Ferit acicular, dengan strukturnya yang halus dan saling terkait, adalah faktor kunci yang berkontribusi terhadap sifat mekanik baja komprehensif yang sangat baik. Hasil uji tarik menunjukkan bahwa baja mempunyai kekuatan luluh sebesar 490-520 Mpa, kekuatan tarik 620-650 Mpa, dan perpanjangan dari 28%-32%, yang sepenuhnya memenuhi persyaratan API 5L dan GB/T 9711 Standar. Hasil uji impak Charpy menunjukkan energi penyerapan impak baja pada -20℃ lebih besar dari 120 J, menunjukkan ketangguhan suhu rendah yang sangat baik. Hasil uji kekerasan menunjukkan kekerasan Rockwell (HRC) baja berada di antara 18 dan 22, dengan distribusi kekerasan yang seragam. Sebagai tambahan, efek dari proses perlakuan panas yang berbeda (Normalisasi, Tempering) pada struktur mikro dan sifat mekanik baja juga diselidiki. Ditemukan suhu normalisasi yang sesuai (920-950℃) dan suhu temper (600-650℃) dapat menyempurnakan struktur mikronya, meningkatkan proporsi ferit acicular, dan dengan demikian meningkatkan sifat mekanik baja. Hasil penelitian memberikan landasan teori dan dukungan teknis dalam produksi, Aplikasi, dan optimalisasi kinerja baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q.

Kata kunci: API 5L X70Q; L485Q; baja pipa mulus; Struktur mikro; Sifat mekanik; ferit acicular; perawatan panas

Dengan pesatnya perkembangan industri energi global, kebutuhan akan jaringan pipa transmisi minyak dan gas jarak jauh semakin meningkat. Transportasi pipa, sebagai brankas, efisien, dan moda transportasi energi yang ekonomis, telah menjadi bagian penting dalam rantai pasokan energi. Dalam pembangunan jaringan pipa jarak jauh, baja pipa adalah bahan inti, dan kinerjanya secara langsung mempengaruhi keselamatan, keandalan, dan masa pakai sistem perpipaan. Terutama di lingkungan layanan yang keras seperti daerah dingin, ladang minyak dan gas bertekanan tinggi, dan wilayah laut, baja pipa diharuskan memiliki sifat komprehensif yang sangat baik, termasuk kekuatan tinggi, ketangguhan suhu rendah yang baik, Tahan korosi, dan kemampuan las.

Baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q adalah sejenis baja paduan rendah berkekuatan tinggi (HSLA) Baja, yang dikembangkan untuk memenuhi persyaratan konstruksi pipa jarak jauh modern. yang “Q” di kelas tersebut menunjukkan bahwa baja tersebut memiliki ketangguhan suhu rendah yang sangat baik, sehingga cocok untuk digunakan di daerah dingin yang suhunya bisa mencapai -20℃ atau bahkan lebih rendah. Dibandingkan dengan baja pipa X70/L485 biasa, Baja X70Q/L485Q memiliki ketangguhan yang lebih tinggi dan ketahanan yang lebih baik terhadap patah getas, yang secara efektif dapat mencegah kecelakaan pipa yang disebabkan oleh retak getas suhu rendah. Sebagai tambahan, struktur mulus baja pipa X70Q/L485Q menghindari cacat sambungan las, lebih meningkatkan keandalan dan keamanan pipa.

Struktur mikro baja pipa merupakan faktor fundamental yang menentukan sifat mekaniknya. Untuk baja pipa HSLA, tipenya, morfologi, Ukuran, dan distribusi komponen mikrostruktur (seperti ferit, baiit, martensit, dan fase kedua) mempunyai pengaruh yang besar terhadap kekuatannya, Ketangguhan, dan keuletan. Oleh karena itu, analisis mendalam terhadap struktur mikro baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q dan hubungannya dengan sifat mekanik sangat penting untuk mengoptimalkan proses produksi baja, meningkatkan kinerjanya, dan memastikan pengoperasian pipa yang aman.

Saat ini, banyak sarjana telah melakukan penelitian pada baja pipa seri X70/L485. Misalnya, beberapa penelitian berfokus pada pengaruh elemen paduan pada struktur mikro dan sifat mekanik baja X70, dan menemukan bahwa unsur-unsur seperti Nb, V, dan Ti dapat menghaluskan butiran serta meningkatkan kekuatan dan ketangguhan baja melalui penyempurnaan butiran dan penguatan presipitasi. Penelitian lain telah menyelidiki pengaruh proses perlakuan panas terhadap kinerja baja X70, dan mengusulkan parameter perlakuan panas optimal untuk mendapatkan sifat komprehensif yang sangat baik. namun, hanya ada sedikit studi sistematis tentang struktur mikro dan sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q, terutama analisis rinci struktur ferit acicular dan pengaruhnya terhadap ketangguhan suhu rendah. Sebagai tambahan, penelitian tentang korelasi antara struktur mikro dan sifat mekanik baja X70Q/L485Q pada kondisi perlakuan panas yang berbeda tidaklah cukup.

Oleh karena itu, makalah ini melakukan studi komprehensif tentang struktur mikro dan sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q. Struktur mikro baja diamati dan dianalisis menggunakan OM, Siapa, dan TEM. Sifat mekanik diuji melalui tarik, Dampak Charpy, dan uji kekerasan. Hubungan antara struktur mikro dan sifat mekanik dibahas. Sebagai tambahan, efek proses normalisasi dan temper pada struktur mikro dan sifat mekanik baja diselidiki untuk memberikan dasar teoritis untuk produksi dan penerapan baja pipa seamless X70Q/L485Q.

Sarjana asing telah melakukan penelitian mendalam terhadap baja pipa berkekuatan tinggi seperti X70 sejak tahun 1980an.. Studi awal berfokus pada pengembangan baja pipa mikroalloy, dan menemukan bahwa penambahan unsur microalloying seperti Nb, V, dan Ti secara signifikan dapat meningkatkan kekuatan dan ketangguhan baja. Misalnya, Nb dapat menunda rekristalisasi austenit selama pengerolan panas, menghaluskan biji-bijian, dan membentuk Nb(C,N) endapan untuk memperkuat matriks. V dapat membentuk endapan VC, yang memiliki efek penguatan curah hujan yang kuat. Ti dapat membentuk endapan TiN, yang dapat mencegah pertumbuhan butiran austenit selama pemanasan.

Dalam beberapa tahun terakhir, sarjana asing lebih memperhatikan kontrol struktur mikro dan optimalisasi kinerja baja pipa. Beberapa penelitian telah mengadopsi penggulungan terkontrol dan pendinginan terkontrol (TMCP) teknologi untuk mendapatkan struktur mikro berbutir halus yang terdiri dari ferit acicular dan ferit poligonal, yang secara signifikan meningkatkan ketangguhan baja pada suhu rendah. Misalnya, Smith dkk. menggunakan teknologi TMCP untuk memproduksi baja pipa X70 dengan ferit acicular sebagai struktur mikro utamanya, dan energi penyerapan dampak pada -20℃ mencapai lebih dari 150 J. Sebagai tambahan, sarjana asing juga telah mempelajari ketahanan korosi baja pipa X70 di lingkungan yang keras seperti CO₂ dan H₂S, dan mengusulkan berbagai tindakan perlindungan korosi.

Penelitian dalam negeri mengenai baja pipa X70/L485 dimulai relatif terlambat, namun telah berkembang pesat. Perusahaan baja dalam negeri dan lembaga penelitian telah berhasil mengembangkan baja pipa X70/L485 yang memenuhi standar internasional melalui penelitian dan pengembangan independen serta pengenalan teknis. beberapa penelitian berfokus pada pengaruh elemen paduan pada struktur mikro dan sifat mekanik baja X70. Misalnya, Li dkk. mempelajari pengaruh kandungan Nb terhadap struktur mikro dan sifat mekanik baja pipa X70, dan menemukan bahwa ketika konten Nb adalah 0.03%-0.06%, baja memiliki sifat komprehensif terbaik. Penelitian lain telah menyelidiki pengaruh proses perlakuan panas terhadap kinerja baja X70. Misalnya, Wang dkk. mempelajari pengaruh suhu normalisasi terhadap struktur mikro dan sifat mekanik baja X70, dan menemukan bahwa suhu normalisasi optimal adalah 920-950℃.

namun, masih terdapat beberapa kekurangan pada penelitian ini. Di satu sisi, sebagian besar objek penelitian adalah baja pipa las, dan penelitian tentang baja pipa seamless relatif sedikit. Di samping itu, penelitian tentang struktur mikro dan sifat mekanik baja X70Q/L485Q dengan ketangguhan suhu rendah yang sangat baik belum cukup sistematis, terutama analisis rinci struktur ferit acicular dan pengaruhnya terhadap ketangguhan suhu rendah. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian mendalam mengenai struktur mikro dan sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q.

Tujuan utama dari makalah ini adalah sebagai berikut: (1) Mengamati dan menganalisis struktur mikro baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q menggunakan OM, Siapa, dan TEM, dan tentukan jenisnya, morfologi, Ukuran, dan distribusi komponen mikrostruktur. (2) Untuk menguji sifat mekanik baja melalui tarik, Dampak Charpy, dan uji kekerasan, dan mengevaluasi kinerjanya menurut API 5L dan GB/T 9711 Standar. (3) Untuk membahas hubungan antara struktur mikro dan sifat mekanik baja, dan memperjelas peran masing-masing komponen mikrostruktur dalam menentukan sifat mekanik. (4) Untuk mengetahui pengaruh proses normalisasi dan tempering terhadap struktur mikro dan sifat mekanik baja, dan mengusulkan parameter perlakuan panas yang optimal.

Ruang lingkup penelitian makalah ini meliputi: (1) Baja pipa mulus API 5L X70Q/L485Q yang diterima. (2) Baja setelah proses perlakuan panas yang berbeda (normalisasi pada 880-980℃, temper pada 550-700 ℃). (3) Analisis struktur mikro baja menggunakan OM, Siapa, dan TEM. (4) Uji sifat mekanik baja menggunakan uji tarik uniaksial, Uji dampak Charpy, dan uji kekerasan.

Makalah ini dibagi menjadi enam bab. Bab 1 adalah pendahuluan, yang menguraikan latar belakang dan signifikansi penelitian, merangkum status penelitian di dalam dan luar negeri, memperjelas tujuan dan ruang lingkup penelitian, dan memperkenalkan struktur tesis. Bab 2 memperkenalkan karakteristik material baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q, termasuk komposisi kimia dan proses produksinya. Bab 3 menjelaskan metode eksperimental, termasuk persiapan sampel, Metode Pengamatan Struktur Mikro, dan metode uji sifat mekanik. Bab 4 menganalisis struktur mikro baja yang diterima dan diberi perlakuan panas. Bab 5 menguji dan menganalisis sifat mekanik baja, dan membahas hubungan antara struktur mikro dan sifat mekanik. Bab 6 adalah kesimpulan dan prospek, yang merangkum hasil penelitian utama, menunjukkan kelemahan penelitian ini, dan menantikan arah penelitian di masa depan.

Baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q adalah baja paduan rendah berkekuatan tinggi, dan komposisi kimianya diatur secara ketat oleh API 5L dan GB/T 9711 Standar. Komposisi kimia baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q yang diterima yang digunakan dalam penelitian ini dideteksi oleh spektrometer pembacaan langsung, dan hasilnya ditunjukkan pada Tabel 1 (Fraksi massa, %).

ELEMEN

C

Si

Mn

P

S

NB

V

TI

cr

Mo

Ni

Cu

Fe

kadar

0.08

0.35

1.60

0.015

0.005

0.045

0.030

0.020

0.15

0.10

0.20

0.10

bola.

Batas 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

bola.

Hal ini dapat dilihat dari Tabel 1 bahwa komposisi kimia baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q yang digunakan dalam penelitian ini sepenuhnya memenuhi persyaratan standar API 5L. Unsur-unsur paduan utama dan fungsinya adalah sebagai berikut:

(1) Karbon (C): Karbon merupakan elemen penting yang meningkatkan kekuatan baja. Kandungan karbon yang tepat dapat meningkatkan kekuatan baja melalui penguatan larutan padat. namun, kandungan karbon yang berlebihan akan mengurangi ketangguhan dan kemampuan las baja. Oleh karena itu, kandungan karbon baja X70Q/L485Q dikontrol secara ketat di bawah ini 0.10%.

(2) Silicon (Si): Silikon merupakan deoxidizer dan juga dapat meningkatkan kekuatan baja melalui penguatan larutan padat. Kandungan silikon baja X70Q/L485Q dikontrol antara 0.10% dan 0.40%.

(3) mangan (Mn): Mangan merupakan elemen austenitisasi yang penting dan secara signifikan dapat meningkatkan kekuatan dan ketangguhan baja. Mangan juga dapat menghaluskan butiran dan meningkatkan kemampuan pengerasan baja. Kandungan mangan baja X70Q/L485Q dikontrol antara 1.20% dan 1.80%.

(4) fosfor (P) dan belerang (S): Fosfor dan belerang adalah unsur pengotor yang berbahaya. Fosfor akan mengurangi ketangguhan baja, terutama ketangguhan suhu rendah, dan menyebabkan kerapuhan dingin. Belerang akan membentuk inklusi MnS, yang akan mengurangi keuletan dan ketangguhan baja serta menyebabkan kerapuhan panas. Oleh karena itu, kandungan fosfor dan belerang dikontrol secara ketat di bawah ini 0.025% dan 0.010% masing-masing.

(5) Niobium (NB), vanadium (V), Titanium (TI): Ini adalah elemen paduan mikro, yang memainkan peran penting dalam memurnikan biji-bijian dan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan baja. Nb dapat menunda rekristalisasi austenit selama pengerolan panas, menghaluskan biji-bijian, dan membentuk Nb(C,N) endapan untuk memperkuat matriks. V dapat membentuk endapan VC, yang memiliki efek penguatan curah hujan yang kuat. Ti dapat membentuk endapan TiN, yang dapat mencegah pertumbuhan butiran austenit selama pemanasan.

(6) kromium (cr), molibdenum (Mo), Nikel (Ni), Tembaga (Cu): Elemen-elemen ini dapat meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan korosi baja. Penambahan elemen-elemen ini secara tepat dapat lebih meningkatkan sifat komprehensif baja X70Q/L485Q.

Proses produksi baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q terutama mencakup peleburan, pengecoran, tajam, bergulir, perawatan panas, dan menyelesaikan. Proses produksi spesifiknya adalah sebagai berikut:

(1) Peleburan: Baja dilebur dengan tungku oksigen dasar (BOF) atau tungku busur listrik (Eaf), dan kemudian disempurnakan dengan tungku sendok (JIKA) dan degassing vakum (VD) untuk mengurangi kandungan pengotor dan gas, dan menyesuaikan komposisi kimianya untuk memenuhi persyaratan.

(2) pengecoran: Baja cair yang dilebur dituang menjadi billet melalui proses pengecoran kontinyu. Billet pengecoran kontinyu memiliki komposisi kimia yang seragam dan struktur padat, yang meletakkan dasar yang baik untuk pemrosesan selanjutnya.

(3) tajam: Billet pengecoran kontinyu dipanaskan hingga 1200-1250℃ dalam tungku pemanas, dan kemudian ditusuk menjadi billet berongga oleh penindik. Proses penindikan merupakan langkah penting dalam produksi pipa baja seamless, yang menentukan ketebalan dinding dan diameter bagian dalam billet berongga.

(4) bergulir: Billet berongga digulung menjadi pipa baja mulus dengan ukuran yang dibutuhkan dengan rolling mill kontinyu atau mandrel mill. Selama proses penggulungan, suhu dan kecepatan penggulungan dikontrol secara ketat untuk memastikan keakuratan dimensi dan permukaan kualitas dari pipa baja.

(5) perawatan panas: Pipa baja mulus yang digulung mengalami perlakuan panas (seperti normalisasi, Tempering) untuk menyesuaikan struktur mikro dan meningkatkan sifat mekanik. Proses perlakuan panas mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap struktur mikro dan sifat mekanik baja X70Q/L485Q.

(6) Finishing: Pipa baja yang diberi perlakuan panas mengalami proses penyelesaian seperti pelurusan, Pemotongan, dan perawatan permukaan untuk memenuhi persyaratan produk akhir.

Proses produksi baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q rumit dan memerlukan kontrol ketat pada setiap parameter proses untuk memastikan kualitas dari produk akhir. Diantaranya, proses perlakuan panas merupakan mata rantai utama untuk mengatur struktur mikro dan sifat mekanik baja.

Bahan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q dengan diameter luar sebesar 114 mm dan ketebalan dinding 10 mm. Sampel dipotong dari pipa baja yang diterima dan pipa baja setelah proses perlakuan panas yang berbeda.

Untuk sampel pengamatan struktur mikro: Sampel dipotong menjadi 10 mm× 10 mm× 5 potongan mm. Sampel digiling dengan 400#, 800#, 1200#, dan 2000# amplas secara bergantian, lalu dipoles dengan pasta pemoles berlian (ukuran partikel 1.5 µm), dan akhirnya tergores dengan 4% larutan alkohol asam nitrat untuk 5-10 detik. Sampel yang tergores dibersihkan dengan alkohol dan dikeringkan untuk pengamatan struktur mikro.

Untuk uji sifat mekanik sampel: (1) Contoh uji tarik: Sampel tarik diproses menurut GB/T 228.1-2010 Standar, dengan ukuran panjang 50 mm, diameter pengukur 10 mm, dan total panjang 150 mm. (2) Sampel uji dampak Charpy: Sampel dampak diproses menurut GB/T 229-2020 Standar, dengan ukuran 10 mm× 10 mm× 55 mm, dan takik V (kedalaman takik 2 mm, sudut takik 45°, radius akar 0.25 mm). (3) Sampel uji kekerasan: Sampel dipotong menjadi 10 mm× 10 mm× 10 potongan mm, dan permukaannya digiling dan dipoles untuk memastikan permukaan halus.

Untuk sampel perlakuan panas: Sampel yang diterima dikenai perlakuan panas normalisasi dan temper. Suhu normalisasi diatur ke 880℃, 920℃, 950℃, dan 980℃, dan waktu tunggunya adalah 30 menit, kemudian didinginkan dengan udara. Suhu temper diatur ke 550℃, 600℃, 650℃, dan 700℃, dan waktu tunggunya adalah 60 menit, kemudian didinginkan dengan udara.

Struktur mikro sampel diamati menggunakan tiga jenis mikroskop:

(1) Mikroskop Optik (TENTANG): Mikroskop optik Olympus GX71 digunakan untuk mengamati struktur mikro makroskopis sampel, dan ukuran butir diukur menggunakan metode intersep linier menurut GB/T 6394-2017 Standar.

(2) pemindaian mikroskop elektron (Siapa): Sebuah Zeiss Sigma 300 pemindaian mikroskop elektron digunakan untuk mengamati struktur mikro rinci sampel, seperti morfologi ferit, baiit, dan pulau M-A, dan distribusi inklusi. Tegangan percepatannya adalah 20 persegi panjang.

(3) Mikroskop Elektron Transmisi (TEM): Mikroskop elektron transmisi JEOL JEM-2100 digunakan untuk mengamati struktur mikro halus sampel, seperti struktur kristal ferit, morfologi dan ukuran endapan, dan struktur dislokasi. Tegangan percepatannya adalah 200 persegi panjang. Sampel TEM disiapkan dengan cara dipotong 3 mm× 3 mm irisan dari sampel pengamatan struktur mikro, menggilingnya hingga ketebalan 100 µm, lalu meninju ke dalam 3 cakram berdiameter mm, dan terakhir menipis hingga transparan menggunakan pemoles elektrolitik jet ganda. Larutan pemoles elektrolitik adalah larutan campuran 5% asam perklorat dan 95% etanol, suhu pemolesan adalah -20℃, dan tegangan pemolesannya adalah 20 V.

Sifat mekanik sampel diuji menggunakan metode berikut:

(1) uji tarik uniaksial: Mesin uji universal Zwick/Roell Z100 digunakan untuk melakukan uji tarik pada suhu kamar (25℃) dengan tingkat pemuatan 2 mm/mnt. Tiga sampel diuji untuk setiap kondisi, dan diambil nilai rata-ratanya. kekuatan luluh (σₛ), Kekuatan Tarik (σᵦ), dan perpanjangan (D) diukur menurut GB/T 228.1-2010 Standar.

(2) Uji dampak Charpy: Mesin uji dampak Zwick/Roell HIT50P digunakan untuk melakukan uji dampak Charpy pada -20℃. Tiga sampel diuji untuk setiap kondisi, dan diambil nilai rata-ratanya. Energi penyerapan dampak (Aₖᵥ) diukur menurut GB/T 229-2020 Standar.

(3) Uji Kekerasan: Penguji kekerasan Rockwell digunakan untuk melakukan uji kekerasan dengan beban 150 kgf dan waktu tunggu 15 detik. Lima titik pengukuran diambil untuk setiap sampel, dan diambil nilai rata-ratanya. Kekerasan Rockwell (HRC) diukur menurut GB/T 230.1-2018 Standar.

Angka 1 menunjukkan OM, Siapa, dan gambar TEM dari baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q yang diterima. Hal ini dapat dilihat dari Gambar 1(A) (TENTANG gambar) bahwa struktur mikro baja yang diterima terdiri dari ferit acicular (DARI), ferit poligonal (hal), dan sejumlah kecil baiit (B). Butirnya halus dan seragam, dan ukuran butir rata-rata adalah sekitar 8 µm. Ferit acicular adalah komponen mikrostruktur utama, akuntansi tentang 65%-70%. Ferit poligonal menyumbang sekitar 20%-25%, dan baiit menyumbang sekitar 5%-10%.

Angka 1(B) (gambar SEM) menunjukkan detail morfologi struktur mikro. Ferit acicular memiliki bentuk acicular yang halus, dan jarumnya saling bertautan satu sama lain, membentuk struktur jaringan yang padat. Ferit poligonal memiliki bentuk poligonal beraturan, dan batas butirnya jelas. Bainit memiliki bentuk seperti bilah, dan bilahnya sejajar satu sama lain. Sebagai tambahan, sejumlah kecil martensit-austenit (MA) pulau-pulau diamati pada batas butir dan di antara jarum ferit acicular. Pulau M-A berukuran kecil, dengan diameter sekitar 0.5-1 µm.

Angka 1(C) (gambar TEM) menunjukkan struktur mikro halus dari baja yang diterima. Ferit acicular memiliki kubik yang berpusat pada badan (SMK) struktur kristal, dan terdapat sejumlah besar dislokasi pada matriks ferit. Dislokasi didistribusikan secara merata, yang bermanfaat untuk meningkatkan kekuatan baja. Sebagai tambahan, sejumlah besar endapan halus diamati dalam matriks ferit. Endapannya berbentuk bulat atau elips, dengan ukuran sekitar 5-20 nm. Analisis EDS menunjukkan bahwa endapannya sebagian besar adalah Nb(C,N) dan VC, yang merupakan produk dari unsur-unsur paduan mikro. Endapan ini dapat menentukan dislokasi dan batas butir, menghaluskan biji-bijian, dan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan baja.

Pembentukan struktur mikro baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q yang diterima erat kaitannya dengan proses produksinya.. Selama proses penggulungan dan pendinginan, austenit diubah menjadi ferit acicular, ferit poligonal, dan bainit. Unsur-unsur paduan mikro seperti Nb, V, dan Ti berperan penting dalam proses transformasi. Nb menunda rekristalisasi austenit, membuat butiran austenit menjadi lebih halus. Selama proses pendinginan, butiran austenit halus mudah diubah menjadi ferit acicular. V dan Ti membentuk endapan halus, yang selanjutnya menghaluskan butiran dan meningkatkan kekuatan baja.

Angka 2 menunjukkan gambar OM dari baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q setelah normalisasi pada suhu yang berbeda (880℃, 920℃, 950℃, 980℃) dan berpendingin udara. Hal ini dapat dilihat dari Gambar 2 bahwa suhu normalisasi mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap struktur mikro baja.

Ketika suhu normalisasi adalah 880℃ (Angka 2(A)), struktur mikro baja terdiri dari ferit acicular, ferit poligonal, dan sejumlah kecil baiit. Ukuran butir rata-rata adalah sekitar 9 µm. Dibandingkan dengan baja yang diterima, proporsi ferit acicular sedikit menurun (Tentang 60%), dan proporsi ferit poligonal sedikit meningkat (Tentang 25%). Hal ini karena suhu normalisasi yang relatif rendah, butir austenit belum tumbuh sempurna, dan transformasi austenit menjadi ferit acicular tidaklah cukup.

Ketika suhu normalisasi adalah 920℃ (Angka 2(B)), struktur mikro baja terutama terdiri dari ferit acicular (Tentang 75%), dengan sejumlah kecil ferit poligonal (Tentang 20%) dan bainit (Tentang 5%). Ukuran butir rata-rata adalah sekitar 7 µm. Ferit acicular halus dan padat, dan tingkat interlockingnya tinggi. Hal ini karena suhu normalisasi sudah sesuai, butir austenit sudah dewasa dan seragam, dan transformasi austenit menjadi ferit acicular sudah cukup. Struktur ferit acicular yang halus bermanfaat untuk meningkatkan kekuatan dan ketangguhan baja.

Ketika suhu normalisasi adalah 950℃ (Angka 2(C)), struktur mikro baja sebagian besar masih terdiri dari ferit acicular (Tentang 70%), dengan sejumlah kecil ferit poligonal (Tentang 22%) dan bainit (Tentang 8%). Ukuran butir rata-rata adalah sekitar 8 µm. Dibandingkan dengan baja yang dinormalisasi pada 920℃, proporsi ferit acicular sedikit menurun, dan ukuran butir sedikit meningkat. Ini karena suhu normalisasi terlalu tinggi, butiran austenit mulai tumbuh, yang menyebabkan peningkatan ukuran butir setelah transformasi.

Ketika suhu normalisasi adalah 980℃ (Angka 2(D)), struktur mikro baja terdiri dari ferit acicular (Tentang 55%), ferit poligonal (Tentang 30%), dan bainit (Tentang 15%). Ukuran butir rata-rata adalah sekitar 12 µm. Ukuran butir meningkat secara signifikan, dan struktur ferit acicular menjadi kasar. Ini karena suhu normalisasi terlalu tinggi, butir austenit tumbuh berlebihan, yang menyebabkan peningkatan ukuran butir secara signifikan setelah transformasi. Struktur mikro yang kasar akan menurunkan kekuatan dan ketangguhan baja.

Hasil di atas menunjukkan bahwa suhu normalisasi optimal untuk baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q adalah 920-950℃. Dalam kisaran suhu ini, baja dapat memperoleh struktur mikro yang halus dan seragam dengan proporsi ferit acicular yang tinggi, yang bermanfaat untuk meningkatkan sifat mekanik baja.

Angka 3 menunjukkan gambar OM dari baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q setelah normalisasi pada 920℃ dan temper pada suhu yang berbeda (550℃, 600℃, 650℃, 700℃) dan berpendingin udara. Hal ini dapat dilihat dari Gambar 3 bahwa suhu tempering juga mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap struktur mikro baja.

Saat suhu tempering 550℃ (Angka 3(A)), struktur mikro baja mirip dengan baja yang dinormalisasi, terutama terdiri dari ferit acicular, ferit poligonal, dan sejumlah kecil baiit. Ukuran butir rata-rata adalah sekitar 7 µm. Tidak ada perubahan nyata pada struktur mikro dibandingkan dengan baja yang dinormalisasi. Hal ini disebabkan suhu tempering yang relatif rendah, pemulihan dan rekristalisasi matriks ferit tidaklah cukup, dan transformasi fase kedua tidak terlihat jelas.

Saat suhu temper 600℃ (Angka 3(B)), struktur mikro baja sebagian besar masih terdiri dari ferit acicular (Tentang 72%), dengan sejumlah kecil ferit poligonal (Tentang 23%) dan bainit (Tentang 5%). Ukuran butir rata-rata adalah sekitar 7 µm. Ferit acicular halus dan seragam, dan dislokasi dalam matriks ferit berkurang. Sejumlah kecil endapan sementit terlihat pada batas butir dan di antara jarum ferit. Endapan sementit berbentuk halus dan bulat, yang dapat meningkatkan ketangguhan baja.

Saat suhu temper 650℃ (Angka 3(C)), struktur mikro baja terdiri dari ferit acicular (Tentang 68%), ferit poligonal (Tentang 27%), dan sejumlah kecil baiit (Tentang 5%). Ukuran butir rata-rata adalah sekitar 8 µm. Ferit acicular mulai terurai, dan ferit poligonal tumbuh sedikit. Sejumlah besar endapan sementit halus diamati dalam matriks ferit. Endapan sementit tersebar merata, yang dapat meningkatkan ketangguhan baja. namun, ukuran butir sedikit meningkat, yang dapat mengurangi kekuatan baja.

Saat suhu temper 700℃ (Angka 3(D)), struktur mikro baja terdiri dari ferit poligonal (Tentang 50%), ferit acicular (Tentang 40%), dan bainit (Tentang 10%). Ukuran butir rata-rata adalah sekitar 10 µm. Ferit acicular terurai secara signifikan, dan ferit poligonal tumbuh dengan jelas. Endapan sementit tumbuh dan beragregasi, membentuk partikel sementit kasar. Struktur mikro yang kasar dan partikel sementit yang kasar akan menurunkan kekuatan dan ketangguhan baja secara signifikan.

Hasil diatas menunjukkan bahwa temperatur tempering optimal untuk baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q setelah normalisasi pada 920℃ adalah 600-650℃. Dalam kisaran suhu ini, baja dapat memperoleh struktur mikro yang halus dan seragam dengan proporsi ferit acicular dan endapan sementit halus yang tinggi, yang bermanfaat untuk meningkatkan sifat mekanik baja secara komprehensif.

Meja 2 menunjukkan sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q yang diterima. Hal ini dapat dilihat dari Tabel 2 bahwa baja yang diterima memiliki sifat mekanik komprehensif yang sangat baik. Kekuatan luluhnya adalah 505 Mpa, kekuatan tariknya adalah 635 Mpa, perpanjangannya adalah 30%, energi penyerapan dampak pada -20℃ adalah 135 J, dan kekerasan Rockwell adalah 20 HRC. Semua indikator ini sepenuhnya memenuhi persyaratan API 5L dan GB/T 9711 Standar (API 5L mensyaratkan baja X70 memiliki kekuatan luluh ≥485 MPa, kekuatan tarik 600-750 Mpa, perpanjangan ≥20%, dan energi serapan tumbukan pada -20℃ sebesar ≥40 J).

Indeks Properti Mekanik	Kekuatan Hasil σₛ (Mpa)	Kekuatan Tarik σᵦ (Mpa)	Perpanjangan δ (%)	Energi Penyerapan Dampak Aₖᵥ (-20℃, J)	HRC Kekerasan Rockwell
Baja yang Diterima	505	635	30	135	20
Persyaratan Standar API 5L	≥485	600-750	≥20	≥40	–

Sifat mekanik yang sangat baik dari baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q yang diterima terutama disebabkan oleh struktur mikronya yang halus.. Ferit acicular, dengan strukturnya yang halus dan saling terkait, dapat secara efektif menghambat pergerakan dislokasi, meningkatkan kekuatan baja. Pada waktu bersamaan, struktur ferit acicular yang saling bertautan juga dapat menyerap banyak energi selama proses rekahan, meningkatkan ketangguhan baja. Endapan halus (NB(C,N) dan VC) lebih meningkatkan kekuatan baja melalui penguatan presipitasi. Ferit poligonal memiliki keuletan yang baik, yang meningkatkan perpanjangan baja.

Meja 3 menunjukkan sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q setelah dinormalisasi pada temperatur yang berbeda dan berpendingin udara. Hal ini dapat dilihat dari Tabel 3 bahwa suhu normalisasi mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap sifat mekanik baja.

Normalisasi Suhu (℃)	Kekuatan Hasil σₛ (Mpa)	Kekuatan Tarik σᵦ (Mpa)	Perpanjangan δ (%)	Energi Penyerapan Dampak Aₖᵥ (-20℃, J)	HRC Kekerasan Rockwell
880	490	620	31	125	19
920	520	650	32	150	22
950	510	640	31	140	21
980	480	610	28	100	18

Ketika suhu normalisasi adalah 880℃, kekuatan luluh, Kekuatan Tarik, dan energi penyerapan benturan baja sedikit lebih rendah dibandingkan baja yang diterima. Hal ini karena suhu normalisasi yang relatif rendah, proporsi ferit acicular rendah, dan ukuran butirnya sedikit lebih besar. Ketika suhu normalisasi adalah 920℃, baja memiliki kekuatan luluh tertinggi (520 Mpa), Kekuatan Tarik (650 Mpa), dan dampak penyerapan energi (150 J). Hal ini dikarenakan baja memiliki struktur mikro yang halus dan seragam dengan proporsi ferit acicular yang tinggi, yang secara efektif dapat meningkatkan kekuatan dan ketangguhan baja. Ketika suhu normalisasi adalah 950℃, kekuatan luluh, Kekuatan Tarik, dan energi penyerapan benturan baja sedikit lebih rendah dibandingkan baja yang dinormalisasi pada 920℃. Hal ini disebabkan karena ukuran butirnya sedikit bertambah, dan proporsi ferit acicular sedikit menurun. Ketika suhu normalisasi adalah 980℃, kekuatan luluh, Kekuatan Tarik, dan energi penyerapan dampak baja menurun secara signifikan. Hal ini karena ukuran butir meningkat secara signifikan, dan struktur ferit acicular menjadi kasar, yang mengurangi kekuatan dan ketangguhan baja.

Meja 4 menunjukkan sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q setelah normalisasi pada 920℃ dan temper pada suhu yang berbeda dan berpendingin udara. Hal ini dapat dilihat dari Tabel 4 bahwa suhu tempering juga mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap sifat mekanik baja.

Temperatur Tempering (℃)	Kekuatan Hasil σₛ (Mpa)	Kekuatan Tarik σᵦ (Mpa)	Perpanjangan δ (%)	Energi Penyerapan Dampak Aₖᵥ (-20℃, J)	HRC Kekerasan Rockwell
550	515	645	31	145	21
600	510	635	33	160	20
650	500	625	32	155	19
700	470	590	29	110	17

Saat suhu tempering 550℃, sifat mekanik baja serupa dengan baja yang dinormalisasi. Hal ini disebabkan suhu tempering yang relatif rendah, pemulihan dan rekristalisasi matriks ferit tidaklah cukup, dan transformasi fase kedua tidak terlihat jelas. Saat suhu temper 600℃, baja memiliki perpanjangan tertinggi (33%) dan dampak penyerapan energi (160 J). Hal ini dikarenakan suhu tempering yang sesuai, dislokasi dalam matriks ferit berkurang, dan sejumlah besar endapan sementit halus terbentuk. Endapan sementit yang halus dapat meningkatkan ketangguhan baja, dan pemulihan matriks ferit dapat meningkatkan keuletan baja. Saat suhu temper 650℃, kekuatan luluh, Kekuatan Tarik, Elongasi, dan energi penyerapan benturan baja sedikit lebih rendah dibandingkan baja yang ditempa pada 600℃. Hal ini disebabkan karena ukuran butirnya sedikit bertambah, dan endapan sementit mulai tumbuh. Saat suhu temper 700℃, kekuatan luluh, Kekuatan Tarik, Elongasi, dan energi penyerapan dampak baja menurun secara signifikan. Hal ini karena ferit acicular terurai secara signifikan, ferit poligonal tumbuh dengan jelas, dan endapan sementit tumbuh dan beragregasi, yang mengurangi kekuatan dan ketangguhan baja.

Sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q secara inheren ditentukan oleh struktur mikronya. Berdasarkan analisis struktur mikro dan sifat mekanik di atas, korelasi antara keduanya dapat diringkas sebagai berikut:

pertama, ferit acicular (DARI) adalah komponen mikrostruktur inti yang mempengaruhi sifat mekanik komprehensif baja. Struktur ferit acicular yang halus dan saling bertautan dapat secara signifikan menghambat pergerakan dislokasi selama proses tarik, sehingga meningkatkan kekuatan luluh dan kekuatan tarik baja melalui penguatan dislokasi. Sementara itu, selama proses dampak, ferit acicular yang saling bertautan dapat secara efektif mencegah penyebaran retakan—retakan harus melewati jarum ferit acicular saat mengembang, yang memakan energi dalam jumlah besar, sehingga sangat meningkatkan ketangguhan baja pada suhu rendah. Semakin tinggi proporsi acicular ferrite, semakin halus ukuran butirannya, dan semakin baik sifat mekanik komprehensif baja tersebut. Misalnya, ketika baja dinormalisasi pada 920℃, proporsi ferit acicular mencapai sekitar 75%, dan kekuatan luluh yang sesuai, Kekuatan Tarik, dan energi penyerapan dampak semuanya mencapai nilai maksimum, yang sepenuhnya memverifikasi peran dominan ferit acicular.

Kedua, ferit poligonal (hal) memiliki efek positif pada keuletan baja. Ferit poligonal memiliki bentuk poligonal beraturan dan lebih sedikit dislokasi di dalamnya, sehingga mempunyai keuletan yang baik. Proporsi ferit poligonal yang tepat dapat meningkatkan perpanjangan baja, membuat baja memiliki kemampuan deformasi plastis yang lebih baik. namun, jika proporsi ferit poligonal terlalu tinggi, kekuatan baja akan berkurang. Misalnya, Ketika suhu normalisasi adalah 980℃, proporsi ferit poligonal meningkat menjadi sekitar 30%, dan kekuatan luluh dan kekuatan tarik baja menurun secara signifikan menjadi 480 MPa dan 610 MPa masing-masing.

Ketiga, baiit (B) dan martensit-austenit (MA) pulau-pulau memiliki dampak ganda pada sifat mekanik baja. Sejumlah kecil bainit dapat meningkatkan kekuatan baja karena struktur rengnya yang padat. namun, Bainit yang berlebihan akan menurunkan ketangguhan baja karena struktur rengnya mudah menimbulkan konsentrasi tegangan. Pulau-pulau M-A merupakan fase yang keras dan rapuh. Sejumlah kecil pulau M-A yang halus dapat meningkatkan kekuatan baja melalui penguatan dispersi, tetapi jika pulau-pulau M-A berbukit-bukit atau tersebar secara terkonsentrasi, mereka akan menjadi sumber retakan selama proses tumbukan, secara signifikan mengurangi ketangguhan baja pada suhu rendah. Pada baja yang diterima dan baja setelah perlakuan panas optimal, kandungan baiit dikontrol di bawah ini 5%-10%, dan pulau-pulau M-A tersebar baik dan merata, sehingga tidak berdampak buruk pada ketangguhan baja.

Keempat, endapan halus (NB(C,N), VC) memainkan peran penting dalam penguatan curah hujan. Unsur-unsur paduan mikro Nb, V, dan Ti dalam baja membentuk endapan halus selama proses produksi dan perlakuan panas. Endapan ini berbentuk bulat atau elips, dengan ukuran sekitar 5-20 nm, dan dapat menandai dislokasi dan batas butir. Di satu sisi, mereka mencegah pergerakan dislokasi, meningkatkan kekuatan baja; Di samping itu, mereka mencegah pertumbuhan biji-bijian, menyempurnakan ukuran butir, dan dengan demikian meningkatkan ketangguhan baja. Hasil pengamatan TEM menunjukkan bahwa endapan pada baja as-received dan baja setelah perlakuan panas optimal berdistribusi halus dan merata., yang merupakan alasan penting untuk sifat mekanik baja komprehensif yang sangat baik.

Akhirnya, ukuran butir mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap sifat mekanik baja. Menurut rumus Hall-Petch, kekuatan baja berbanding terbalik dengan akar kuadrat ukuran butir—semakin halus ukuran butirnya, semakin tinggi kekuatan baja tersebut. Pada waktu bersamaan, butiran halus juga dapat meningkatkan ketangguhan baja karena batas butiran dapat menghambat perambatan retakan. Misalnya, Ketika suhu normalisasi adalah 920℃, ukuran butir rata-rata baja adalah sekitar 7 µm, yang merupakan yang terkecil di antara semua kondisi pengujian, dan sifat mekanik yang sesuai adalah yang terbaik. Ketika suhu normalisasi adalah 980℃, ukuran butir rata-rata meningkat menjadi 12 µm, dan sifat mekanik baja menurun secara signifikan.

Untuk lebih memahami mekanisme fraktur baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q dan hubungannya dengan struktur mikro, morfologi patahan sampel tumbukan tarik dan Charpy diamati dengan SEM. Angka 4 menunjukkan morfologi patahan SEM dari baja yang diterima dan baja setelah perlakuan panas pada suhu yang berbeda.

Angka 4(A) menunjukkan morfologi patah tarik baja yang diterima. Terlihat bahwa permukaan rekahan terdiri dari sejumlah besar lesung pipit dengan ukuran berbeda-beda, dan lesung pipinya tersebar merata. Ada juga sejumlah kecil robekan di antara lesung pipit. Ini adalah morfologi patahan ulet yang khas, menunjukkan bahwa baja yang diterima mempunyai keuletan yang baik. Terbentuknya lesung pipit disebabkan oleh nukleasi, Pertumbuhan, dan penggabungan rongga selama proses tarik. Struktur mikro halus dari baja yang diterima menyediakan lebih banyak tempat nukleasi untuk rongga, dan struktur ferit acicular yang saling bertautan dapat menghambat pertumbuhan dan penggabungan rongga, sehingga membentuk sejumlah besar lesung pipit halus.

Angka 4(B) menunjukkan morfologi patah tarik baja yang dinormalisasi pada 920℃. Dibandingkan dengan baja yang diterima, lesung pipit pada permukaan rekahan lebih halus dan seragam, dan jumlah tonjolan air mata meningkat. Hal ini menunjukkan bahwa baja yang dinormalisasi pada suhu 920℃ memiliki keuletan yang lebih baik dan kekuatan tarik yang lebih tinggi. Struktur ferit acicular halus pada baja menyediakan lebih banyak tempat nukleasi untuk rongga, dan endapan halus menyematkan dislokasi, membuat kekosongan pertumbuhan dan penggabungan menjadi lebih sulit, sehingga membentuk lesung pipit yang lebih halus.

Angka 4(C) menunjukkan morfologi patah tarik baja yang dinormalisasi pada 980℃. Terlihat lesung pipit pada permukaan rekahan berbentuk kasar dan tidak merata, dan ada sejumlah kecil bidang pembelahan. Hal ini menunjukkan bahwa baja yang dinormalisasi pada suhu 980℃ memiliki keuletan yang buruk, dan modus patahannya adalah patahan campuran antara keuletan dan kerapuhan. Struktur mikro baja yang kasar membuat rongga-rongga mudah tumbuh dan menyatu selama proses tarik, dan konsentrasi tegangan mudah terjadi pada batas butir, mengarah pada generasi pesawat pembelahan.

Angka 4(D) menunjukkan morfologi fraktur tumbukan Charpy dari baja yang diterima pada -20℃. Permukaan rekahan terdiri dari sejumlah besar lesung pipit halus dan tonjolan sobek, tanpa bidang pembelahan yang jelas. Ini adalah morfologi patahan ulet yang khas, menunjukkan bahwa baja yang diterima memiliki ketangguhan suhu rendah yang sangat baik. selama proses dampak, struktur ferit acicular yang saling bertautan dapat menyerap banyak energi, dan rongga tersebut berinti dan tumbuh dalam matriks ferit, menyebabkan patah ulet.

Angka 4(E) menunjukkan morfologi fraktur tumbukan Charpy dari baja yang ditempa pada 600℃ setelah normalisasi pada 920℃. Permukaan patahan terdiri dari lesung pipit yang lebih halus dibandingkan baja yang diterima, dan distribusinya lebih seragam. Hal ini menunjukkan bahwa baja yang ditempa pada suhu 600℃ memiliki ketangguhan suhu rendah yang lebih baik. Endapan sementit halus yang terbentuk selama proses temper dapat meningkatkan ketangguhan baja dengan menjepit dislokasi dan menghambat perambatan retak.. Pada waktu bersamaan, pemulihan matriks ferit mengurangi kepadatan dislokasi, membuat baja lebih mudah mengalami deformasi plastis selama proses tumbukan, sehingga membentuk lesung pipit yang lebih halus.

Angka 4(F) menunjukkan morfologi fraktur tumbukan Charpy dari baja yang ditempa pada 700℃ setelah normalisasi pada 920℃. Permukaan rekahan mempunyai bidang belahan yang jelas dan sejumlah kecil lesung pipit kasar. Hal ini menunjukkan bahwa baja yang ditempa pada suhu 700℃ memiliki ketangguhan suhu rendah yang buruk, dan modus patahannya adalah patahan campuran antara keuletan dan kerapuhan. Dekomposisi ferit acicular dan pertumbuhan ferit poligonal selama proses temper membuat struktur mikro menjadi kasar, dan sementit kasar mengendapkan agregat pada batas butir, menyebabkan konsentrasi stres. selama proses dampak, retakan dengan mudah dimulai dan menyebar sepanjang batas butir dan bidang belahan, mengakibatkan patah getas.

Analisis morfologi rekahan selanjutnya memverifikasi korelasi antara struktur mikro dan sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q. Struktur mikro yang halus dan seragam (proporsi ferit acicular yang tinggi, butiran halus, endapan halus) mengarah ke mode fraktur ulet dengan lesung pipit halus dan seragam, sesuai dengan sifat mekanik komprehensif yang sangat baik. Di sisi lain, struktur mikro yang kasar (proporsi ferit acicular yang rendah, butiran kasar, endapan kasar) mengarah pada mode patahan campuran antara keuletan dan kerapuhan dengan lesung pipit kasar dan bidang belahan, sesuai dengan sifat mekanik yang buruk.

Dalam makalah ini, studi komprehensif tentang struktur mikro dan sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q dilakukan menggunakan OM, Siapa, TEM, tes tarik, Uji dampak Charpy, Uji Kekerasan, dan analisis morfologi patahan. Kesimpulan utamanya adalah sebagai berikut:

(1) Struktur mikro baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q yang diterima terutama terdiri dari ferit acicular (DARI, 65%-70%), ferit poligonal (hal, 20%-25%), dan sejumlah kecil baiit (B, 5%-10%) dan martensit-austenit (MA) kepulauan. Ukuran butir rata-rata adalah sekitar 8 µm. Sejumlah besar endapan halus (NB(C,N) dan VC, 5-20 nm) terdistribusi secara merata dalam matriks ferit. Baja yang diterima memiliki sifat mekanik komprehensif yang sangat baik: Kekuatan Luluh 505 Mpa, Kekuatan Tarik 635 Mpa, Elongasi 30%, energi penyerapan dampak pada -20 ℃ 135 J, dan kekerasan Rockwell 20 HRC, yang sepenuhnya memenuhi persyaratan API 5L dan GB/T 9711 Standar.

(2) Normalisasi suhu mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap struktur mikro dan sifat mekanik baja. Dengan peningkatan suhu normalisasi dari 880℃ menjadi 980℃, proporsi ferit acicular mula-mula meningkat dan kemudian menurun, dan ukuran butir mula-mula mengecil lalu bertambah. Suhu normalisasi optimal adalah 920-950℃. Pada kisaran suhu ini, baja memperoleh struktur mikro yang halus dan seragam dengan proporsi ferit acicular yang tinggi (70%-75%) dan ukuran butir rata-rata 7-8 µm. Sifat mekanik yang sesuai adalah yang terbaik: Kekuatan Luluh 510-520 Mpa, Kekuatan Tarik 640-650 Mpa, Elongasi 31%-32%, energi penyerapan dampak pada -20 ℃ 140-150 J, dan kekerasan Rockwell 21-22 HRC.

(3) Suhu temper juga memiliki pengaruh yang signifikan terhadap struktur mikro dan sifat mekanik baja yang dinormalisasi pada 920℃. Dengan peningkatan suhu temper dari 550℃ menjadi 700℃, ferit acicular secara bertahap terurai, ferit poligonal tumbuh, dan endapan sementit mula-mula dihaluskan lalu dikasarkan. Suhu temper optimal adalah 600-650℃. Pada kisaran suhu ini, baja mempertahankan proporsi ferit acicular yang tinggi (68%-72%) dan endapan sementit halus. Sifat mekanik yang sesuai sangat baik: Kekuatan Luluh 500-510 Mpa, Kekuatan Tarik 625-635 Mpa, Elongasi 32%-33%, energi penyerapan dampak pada -20 ℃ 155-160 J, dan kekerasan Rockwell 19-20 HRC.

(4) Sifat mekanik komprehensif baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q terutama ditentukan oleh jenisnya, proporsi, dan ukuran butir komponen mikrostruktur. Ferit acicular adalah faktor kunci yang meningkatkan kekuatan dan ketangguhan baja; ferit poligonal meningkatkan keuletan baja; endapan halus (NB(C,N) dan VC) meningkatkan kekuatan baja melalui penguatan presipitasi; butiran halus meningkatkan kekuatan dan ketangguhan baja. Struktur mikro yang halus dan seragam dengan proporsi ferit acicular yang tinggi, butiran halus, dan endapan halus menghasilkan sifat mekanik komprehensif yang sangat baik.

(5) Mode fraktur baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q dengan sifat mekanik yang sangat baik adalah fraktur ulet, dan permukaan rekahan terdiri dari lesung pipit yang halus dan seragam. Untuk baja dengan sifat mekanik yang buruk karena struktur mikro yang kasar, modus patahnya adalah patahan campuran antara keuletan dan kerapuhan, dan permukaan rekahan memiliki lesung pipit kasar dan bidang belahan.

Meskipun makalah ini telah mencapai hasil penelitian mendalam tentang struktur mikro dan sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q, masih terdapat beberapa aspek yang perlu dikaji lebih lanjut kedepannya:

(1) Perluasan penelitian tentang lingkungan jasa. Makalah ini terutama mempelajari struktur mikro dan sifat mekanik baja pada suhu kamar dan suhu rendah (-20℃) kondisi. namun, Baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q sering digunakan di lingkungan layanan yang keras seperti tekanan tinggi, korosi (Co₂, H₂s), dan suhu bergantian. Penelitian di masa depan dapat fokus pada evolusi struktur mikro dan sifat mekanik baja dalam lingkungan pelayanan yang keras ini, dan mempelajari ketahanan korosi dan sifat lelah baja, sehingga dapat memberikan landasan teori yang lebih komprehensif untuk pengoperasian pipa yang aman.

(2) Penelitian tentang teknologi perlakuan panas canggih. Makalah ini terutama mempelajari pengaruh proses normalisasi dan temper terhadap struktur mikro dan sifat mekanik baja. Dengan berkembangnya teknologi perlakuan panas, teknologi perlakuan panas canggih seperti quenching dan tempering (Q&T), penggulungan terkontrol dan pendinginan terkontrol (TMCP), dan pendinginan isotermal telah banyak digunakan dalam produksi baja pipa. Penelitian di masa depan dapat menyelidiki pengaruh teknologi perlakuan panas canggih ini terhadap struktur mikro dan sifat mekanik baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q., dan mengeksplorasi proses perlakuan panas yang lebih optimal untuk lebih meningkatkan kinerja baja.

(3) Penelitian tentang mekanisme unsur mikroalloying. Tulisan ini hanya menganalisis secara singkat peran unsur mikroalloying seperti Nb, V, dan Ti. Penelitian di masa depan dapat menggunakan perhitungan prinsip pertama dan simulasi fase lapangan untuk mempelajari secara mendalam mekanisme interaksi antara elemen microalloying dan matriks., mekanisme nukleasi dan pertumbuhan presipitat, dan pengaruh elemen microalloying pada proses transformasi fasa, sehingga memberikan landasan teori untuk perancangan dan optimalisasi komposisi kimia baja.

(4) Penerapan teknologi manufaktur cerdas. Penelitian di masa depan dapat memperkenalkan kecerdasan buatan dan teknologi data besar ke dalam proses produksi baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q. Dengan membangun model prediksi struktur mikro dan sifat mekanik berdasarkan parameter proses produksi, pemantauan real-time dan optimalisasi proses produksi dapat diwujudkan, yang akan meningkatkan efisiensi produksi dan produk kualitas stabilitas baja.

(5) Penelitian tentang kemampuan las. Meskipun baja pipa mulus menghindari cacat pada sambungan las, itu masih perlu dilas selama konstruksi pipa. Penelitian selanjutnya dapat mempelajari kemampuan las baja pipa seamless API 5L X70Q/L485Q, menganalisis struktur mikro dan sifat mekanik dari lasan dan zona yang terkena panas (HAZ), dan mengusulkan proses pengelasan yang optimal untuk memastikan kualitas pengelasan dan kinerja pipa secara keseluruhan.