Resumo: O aço para dutos sem costura API 5L X70Q / L485Q é amplamente utilizado na construção de dutos de transmissão de petróleo e gás de longa distância devido à sua excelente resistência a baixas temperaturas, força elevada, e resistência à corrosão. Nesse artigo, uma análise abrangente da microestrutura e das propriedades mecânicas do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q foi realizada usando microscopia óptica (SOBRE), microscopia eletrônica de varredura (Quem), Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), teste de tração uniaxial, Teste de impacto Charpy, e teste de dureza. Os resultados mostram que a microestrutura do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q é composta principalmente de ferrita acicular (DE), ferrita poligonal (PF), e uma pequena quantidade de bainita (b) e martensita-austenita (MA) ilhas. A ferrita acicular, com sua estrutura fina e interligada, é o fator chave que contribui para as excelentes propriedades mecânicas abrangentes do aço. Os resultados do teste de tração indicam que o aço tem uma resistência ao escoamento de 490-520 MPa, uma resistência à tração de 620-650 MPa, e um alongamento de 28%-32%, que atende totalmente aos requisitos da API 5L e GB/T 9711 Padrões. Os resultados do teste de impacto Charpy mostram que a energia de absorção de impacto do aço a -20°C é maior do que 120 J, indicando excelente tenacidade a baixas temperaturas. Os resultados do teste de dureza mostram que a dureza Rockwell (HRC) do aço está entre 18 e 22, com distribuição uniforme de dureza. Além disso, os efeitos de diferentes processos de tratamento térmico (Normalizando, Temperamento) sobre a microestrutura e propriedades mecânicas do aço também foram investigadas. Verificou-se que a temperatura de normalização apropriada (920-950℃) e temperatura de têmpera (600-650℃) pode refinar ainda mais a microestrutura, melhorar a proporção de ferrita acicular, e assim melhorar as propriedades mecânicas do aço. Os resultados da pesquisa fornecem base teórica e suporte técnico para a produção, Aplicação, e otimização de desempenho de aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q.

Palavras-chave: API 5L X70Q; L485Q; aço para tubulação sem costura; Microestrutura; Propriedades mecânicas; acicular ferrite; tratamento térmico

Com o rápido desenvolvimento da indústria energética global, a demanda por oleodutos de longa distância e gasodutos está aumentando. Transporte por duto, como um cofre, eficiente, e modo econômico de transporte de energia, tornou-se uma parte importante da cadeia de abastecimento de energia. Na construção de dutos de longa distância, o aço do gasoduto é o material do núcleo, e seu desempenho afeta diretamente a segurança, confiabilidade, e vida útil do sistema de dutos. Especialmente em ambientes de serviço severos, como regiões frias, campos de petróleo e gás de alta pressão, e áreas marinhas, o aço para dutos deve ter excelentes propriedades abrangentes, incluindo alta resistência, boa tenacidade a baixas temperaturas, Resistência à corrosão, e soldabilidade.

O aço para dutos sem costura API 5L X70Q / L485Q é um tipo de alta resistência e baixa liga (HSLA) Aço, que é desenvolvido para atender aos requisitos da moderna construção de dutos de longa distância. o “Q” na classe indica que o aço tem excelente tenacidade a baixas temperaturas, o que o torna adequado para uso em regiões frias onde a temperatura pode ser tão baixa quanto -20°C ou até mais baixa. Comparado com o aço de tubulação X70/L485 comum, O aço X70Q/L485Q tem maior tenacidade e melhor resistência à fratura frágil, que pode prevenir eficazmente acidentes em tubulações causados ​​por rachaduras frágeis de baixa temperatura. Além disso, a estrutura perfeita do aço para dutos X70Q/L485Q evita os defeitos das juntas soldadas, melhorando ainda mais a confiabilidade e a segurança do gasoduto.

A microestrutura do aço para dutos é o fator fundamental que determina suas propriedades mecânicas. Para tubulação de aço HSLA, o tipo, morfologia, TAMANHO, e distribuição de componentes microestruturais (como ferrita, bainita, martensita, e segunda fases) têm um impacto significativo na sua força, Dureza, e ductilidade. Portanto,, a análise aprofundada da microestrutura do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q e sua relação com as propriedades mecânicas é de grande importância para otimizar o processo de produção do aço, melhorando seu desempenho, e garantir a operação segura do gasoduto.

Atualmente, muitos estudiosos realizaram pesquisas sobre o aço para dutos da série X70 / L485. Por exemplo, alguns estudos focaram no efeito dos elementos de liga na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço X70, e descobriu que elementos como Nb, V, e o Ti podem refinar os grãos e melhorar a resistência e tenacidade do aço por meio do refinamento dos grãos e do fortalecimento da precipitação. Outros estudos investigaram a influência dos processos de tratamento térmico no desempenho do aço X70, e propôs parâmetros ideais de tratamento térmico para obter excelentes propriedades abrangentes. no entanto, existem relativamente poucos estudos sistemáticos sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q, especialmente a análise detalhada da estrutura acicular da ferrita e seu efeito na tenacidade a baixas temperaturas. Além disso, a pesquisa sobre a correlação entre microestrutura e propriedades mecânicas do aço X70Q/L485Q sob diferentes condições de tratamento térmico não é suficiente.

Portanto,, este artigo conduz um estudo abrangente sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q. A microestrutura do aço é observada e analisada usando OM, Quem, e TEM. As propriedades mecânicas são testadas através de tração, Impacto Charpy, e testes de dureza. A relação entre microestrutura e propriedades mecânicas é discutida. Além disso, os efeitos dos processos de normalização e revenido na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço são investigados para fornecer uma base teórica para a produção e aplicação de aço para dutos sem costura X70Q/L485Q.

Acadêmicos estrangeiros realizaram pesquisas aprofundadas sobre aço para dutos de alta resistência, como o X70, desde a década de 1980.. Os primeiros estudos focaram no desenvolvimento de aço microligado para dutos, e descobriram que a adição de elementos microligantes como Nb, V, e o Ti pode melhorar significativamente a resistência e a tenacidade do aço. Por exemplo, Nb pode atrasar a recristalização da austenita durante a laminação a quente, refinar os grãos, e forma Nb(C,n) precipita para fortalecer a matriz. V pode formar precipitados de VC, que têm um forte efeito de fortalecimento da precipitação. Ti pode formar precipitados de TiN, o que pode impedir o crescimento de grãos de austenita durante o aquecimento.

Nos últimos anos, estudiosos estrangeiros prestaram mais atenção ao controle da microestrutura e à otimização do desempenho do aço para dutos. Alguns estudos adotaram laminação controlada e resfriamento controlado (TCCP) tecnologia para obter uma microestrutura de granulação fina composta por ferrita acicular e ferrita poligonal, o que melhora significativamente a tenacidade a baixas temperaturas do aço. Por exemplo, Smith e outros. usou a tecnologia TMCP para produzir aço para dutos X70 com ferrita acicular como principal microestrutura, e a energia de absorção de impacto a -20°C atingiu mais de 150 J. Além disso, estudiosos estrangeiros também estudaram a resistência à corrosão do aço para dutos X70 em ambientes agressivos, como CO₂ e H₂S, e propôs várias medidas de proteção contra corrosão.

A pesquisa nacional sobre o aço para dutos X70/L485 começou relativamente tarde, mas desenvolveu-se rapidamente. Empresas siderúrgicas nacionais e instituições de pesquisa desenvolveram com sucesso aço para dutos X70/L485 que atende aos padrões internacionais por meio de pesquisa e desenvolvimento independentes e introdução técnica. alguns estudos focaram no efeito dos elementos de liga na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço X70. Por exemplo, Li e outros. estudou o efeito do teor de Nb na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço para dutos X70, e descobri que quando o conteúdo Nb é 0.03%-0.06%, o aço tem as melhores propriedades abrangentes. Outros estudos investigaram a influência dos processos de tratamento térmico no desempenho do aço X70. Por exemplo, Wang e outros. estudou o efeito da normalização da temperatura na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço X70, e descobriu que a temperatura de normalização ideal é 920-950 ℃.

no entanto, ainda existem algumas deficiências na pesquisa atual. Por um lado, a maioria dos objetos de pesquisa são tubos de aço soldados, e a pesquisa sobre aço para dutos sem costura é relativamente pequena. Por outro lado, a pesquisa sobre a microestrutura e propriedades mecânicas do aço X70Q/L485Q com excelente tenacidade a baixas temperaturas não é suficientemente sistemática, especialmente a análise detalhada da estrutura acicular da ferrita e seu efeito na tenacidade a baixas temperaturas. Portanto,, é necessário realizar pesquisas aprofundadas sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q.

Os principais objetivos deste artigo são os seguintes: (1) Observar e analisar a microestrutura do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q usando OM, Quem, e TEM, e determine o tipo, morfologia, TAMANHO, e distribuição de componentes microestruturais. (2) Para testar as propriedades mecânicas do aço através de tração, Impacto Charpy, e testes de dureza, e avaliar seu desempenho de acordo com API 5L e GB/T 9711 Padrões. (3) Discutir a relação entre microestrutura e propriedades mecânicas do aço, e esclarecer o papel de cada componente microestrutural na determinação das propriedades mecânicas. (4) Investigar os efeitos dos processos de normalização e revenido na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço, e propor parâmetros ideais de tratamento térmico.

O escopo de pesquisa deste artigo inclui: (1) O aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q conforme recebido. (2) O aço após diferentes processos de tratamento térmico (normalizando em 880-980℃, têmpera a 550-700℃). (3) A análise microestrutural do aço usando OM, Quem, e TEM. (4) O teste de propriedades mecânicas do aço usando teste de tração uniaxial, Teste de impacto Charpy, e teste de dureza.

Este artigo está dividido em seis capítulos. Capítulo 1 é a introdução, que detalha o histórico e o significado da pesquisa, resume o status da pesquisa no país e no exterior, esclarece os objetivos e escopo da pesquisa, e apresenta a estrutura da tese. Capítulo 2 apresenta as características do material do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q, incluindo sua composição química e processo de produção. Capítulo 3 descreve os métodos experimentais, incluindo a preparação da amostra, métodos de observação de microestrutura, e métodos de teste de propriedades mecânicas. Capítulo 4 analisa a microestrutura do aço recebido e tratado termicamente. Capítulo 5 testa e analisa as propriedades mecânicas do aço, e discute a relação entre microestrutura e propriedades mecânicas. Capítulo 6 é a conclusão e a perspectiva, que resume os principais resultados da pesquisa, aponta as deficiências da pesquisa, e aguarda com expectativa a direção futura da pesquisa.

O aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q é um aço de baixa liga de alta resistência, e sua composição química é estritamente regulamentada pela API 5L e GB/T 9711 Padrões. A composição química do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q recebido usado neste estudo foi detectada por um espectrômetro de leitura direta, e os resultados são mostrados na Tabela 1 (fração de massa, %).

ELEMENTO

C

Si

MN

P

S

NB

V

Ti

Cr

Mo

Ni

Cu

Fe

Conteúdo

0.08

0.35

1.60

0.015

0.005

0.045

0.030

0.020

0.15

0.10

0.20

0.10

Bal.

Limite 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

Bal.

Pode ser visto na tabela 1 que a composição química do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q usado neste estudo atende totalmente aos requisitos da norma API 5L. Os principais elementos de liga e suas funções são os seguintes:

(1) carbono (C): O carbono é um elemento importante que melhora a resistência do aço. O teor adequado de carbono pode aumentar a resistência do aço através do fortalecimento da solução sólida. no entanto, o teor excessivo de carbono reduzirá a tenacidade e a soldabilidade do aço. Portanto,, o teor de carbono do aço X70Q/L485Q é estritamente controlado abaixo 0.10%.

(2) Silício (Si): O silício é um desoxidante e também pode melhorar a resistência do aço através do fortalecimento de soluções sólidas. O teor de silício do aço X70Q/L485Q é controlado entre 0.10% e 0.40%.

(3) manganês (MN): O manganês é um importante elemento de austenitização e pode melhorar significativamente a resistência e a tenacidade do aço. O manganês também pode refinar os grãos e melhorar a temperabilidade do aço. O teor de manganês do aço X70Q/L485Q é controlado entre 1.20% e 1.80%.

(4) fósforo (P) e de enxofre (S): Fósforo e enxofre são elementos de impureza prejudiciais. O fósforo reduzirá a tenacidade do aço, especialmente tenacidade a baixas temperaturas, e causar fragilidade ao frio. O enxofre formará inclusões MnS, o que reduzirá a ductilidade e a tenacidade do aço e causará fragilidade a quente. Portanto,, os conteúdos de fósforo e enxofre são estritamente controlados abaixo 0.025% e 0.010% respectivamente.

(5) Nióbio (NB), Vanádio (V), Titânio (Ti): Estes são elementos de microliga, que desempenham um papel importante no refino de grãos e na melhoria da resistência e tenacidade do aço. Nb pode atrasar a recristalização da austenita durante a laminação a quente, refinar os grãos, e forma Nb(C,n) precipita para fortalecer a matriz. V pode formar precipitados de VC, que têm um forte efeito de fortalecimento da precipitação. Ti pode formar precipitados de TiN, o que pode impedir o crescimento de grãos de austenita durante o aquecimento.

(6) cromo (Cr), Molibdênio (Mo), Níquel (Ni), Cobre (Cu): Esses elementos podem melhorar a temperabilidade e a resistência à corrosão do aço. A adição adequada desses elementos pode melhorar ainda mais as propriedades abrangentes do aço X70Q/L485Q.

O processo de produção de aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q inclui principalmente fundição, fundição, perfurante, rolante, tratamento térmico, e acabamento. O processo de produção específico é o seguinte:

(1) Fundição: O aço é fundido em forno de oxigênio básico (BOF) ou forno elétrico a arco (Eaf), e depois refinado em forno panela (SE) e desgaseificação a vácuo (DC) para reduzir o conteúdo de impurezas e gases, e ajustar a composição química para atender aos requisitos.

(2) fundição: O aço fundido fundido é fundido em tarugos pelo processo de fundição contínua. Os tarugos de lingotamento contínuo possuem composição química uniforme e estrutura densa, que estabelece uma boa base para o processamento subsequente.

(3) perfurante: Os tarugos de fundição contínua são aquecidos a 1200-1250°C em um forno de aquecimento, e então perfurado em tarugos ocos por um perfurador. O processo de perfuração é uma etapa importante na produção de tubos de aço sem costura, que determina a espessura da parede e o diâmetro interno dos tarugos ocos.

(4) rolante: Os tarugos ocos são laminados em tubos de aço sem costura do tamanho necessário por um laminador contínuo ou um moinho de mandril. Durante o processo de laminação, a temperatura e a velocidade de laminação são estritamente controladas para garantir a precisão dimensional e a superfície qualidade dos tubos de aço.

(5) tratamento térmico: Os tubos laminados de aço sem costura são submetidos a tratamento térmico (como normalizar, Temperamento) para ajustar a microestrutura e melhorar as propriedades mecânicas. O processo de tratamento térmico tem um impacto significativo na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço X70Q/L485Q.

(6) Acabamento: Os tubos de aço tratados termicamente são submetidos a processos de acabamento como endireitamento, Corte, e tratamento de superfície para atender aos requisitos do produto final.

O processo de produção do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q é complexo e requer controle rigoroso de cada parâmetro do processo para garantir o qualidade do produto final. Entre eles, o processo de tratamento térmico é o elo chave para ajustar a microestrutura e as propriedades mecânicas do aço.

O material experimental utilizado neste estudo foi o aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q com diâmetro externo de 114 mm e uma espessura de parede de 10 mm. As amostras foram cortadas do tubo de aço recebido e do tubo de aço após diferentes processos de tratamento térmico.

Para amostras de observação de microestrutura: As amostras foram cortadas em 10 milímetros × 10 milímetros × 5 pedaços de mm. As amostras foram moídas com 400#, 800#, 1200#, e 2000# lixas por sua vez, então polido com pasta de polimento de diamante (tamanho de partícula 1.5 µm), e finalmente gravado com 4% solução de álcool de ácido nítrico para 5-10 segundos. As amostras gravadas foram limpas com álcool e secas para observação da microestrutura.

Para amostras de teste de propriedades mecânicas: (1) Amostras de teste de tração: As amostras de tração foram processadas de acordo com GB/T 228.1-2010 Padrão, com comprimento de referência de 50 mm, um diâmetro manométrico de 10 mm, e um comprimento total de 150 mm. (2) Amostras de teste de impacto Charpy: As amostras de impacto foram processadas de acordo com GB/T 229-2020 Padrão, com um tamanho de 10 milímetros × 10 milímetros × 55 mm, e um entalhe em V (profundidade do entalhe 2 mm, ângulo de entalhe 45°, raio raiz 0.25 mm). (3) Amostras de teste de dureza: As amostras foram cortadas em 10 milímetros × 10 milímetros × 10 pedaços de mm, e a superfície foi retificada e polida para garantir uma superfície lisa.

Para amostras de tratamento térmico: As amostras recebidas foram submetidas a tratamento térmico de normalização e têmpera. A temperatura de normalização foi definida para 880 ℃, 920℃, 950℃, e 980 ℃, e o tempo de espera foi 30 minutos, então resfriado a ar. A temperatura de revenimento foi ajustada para 550 ℃, 600℃, 650℃, e 700 ℃, e o tempo de espera foi 60 minutos, então resfriado a ar.

A microestrutura das amostras foi observada utilizando três tipos de microscópios:

(1) Microscopia Óptica (SOBRE): Um microscópio óptico Olympus GX71 foi utilizado para observar a microestrutura macroscópica das amostras, e o tamanho do grão foi medido pelo método de interceptação linear de acordo com GB/T 6394-2017 Padrão.

(2) microscopia eletrônica de varredura (Quem): Uma Zeiss Sigma 300 microscópio eletrônico de varredura foi usado para observar a microestrutura detalhada das amostras, como a morfologia da ferrita, bainita, e ilhas MA, e a distribuição de inclusões. A tensão de aceleração foi 20 kV.

(3) Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM): Um microscópio eletrônico de transmissão JEOL JEM-2100 foi usado para observar a microestrutura fina das amostras, como a estrutura cristalina da ferrita, a morfologia e o tamanho dos precipitados, e a estrutura de deslocamento. A tensão de aceleração foi 200 kV. As amostras TEM foram preparadas cortando 3 milímetros × 3 fatias de mm das amostras de observação da microestrutura, triturando-os até uma espessura de 100 µm, então socando 3 discos de mm de diâmetro, e finalmente desbaste até ficar transparente usando um polidor eletrolítico de jato duplo. A solução de polimento eletrolítico era uma solução mista de 5% ácido perclórico e 95% etanol, a temperatura de polimento foi de -20 ℃, e a tensão de polimento foi 20 V.

As propriedades mecânicas das amostras foram testadas usando os seguintes métodos:

(1) teste de tração uniaxial: Uma máquina de ensaio universal Zwick/Roell Z100 foi utilizada para realizar o ensaio de tração à temperatura ambiente. (25℃) com uma taxa de carregamento de 2 mm/min. Três amostras foram testadas para cada condição, e o valor médio foi obtido. A força de rendimento (σₛ), Resistência à tração (σᵦ), e alongamento (d) foram medidos de acordo com GB/T 228.1-2010 Padrão.

(2) Teste de impacto Charpy: Uma máquina de teste de impacto Zwick/Roell HIT50P foi usada para realizar o teste de impacto Charpy a -20°C. Três amostras foram testadas para cada condição, e o valor médio foi obtido. A energia de absorção de impacto (Aₖᵥ) foi medido de acordo com GB/T 229-2020 Padrão.

(3) Teste De Dureza: Um durômetro Rockwell foi usado para realizar o teste de dureza com uma carga de 150 kgf e um tempo de espera de 15 segundos. Cinco pontos de medição foram tomados para cada amostra, e o valor médio foi obtido. A dureza Rockwell (HRC) foi medido de acordo com GB/T 230.1-2018 Padrão.

Figura 1 mostra o OM, Quem, e imagens TEM do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q conforme recebido. Pode ser visto na Figura 1(A) (SOBRE a imagem) que a microestrutura do aço recebido é composta de ferrita acicular (DE), ferrita poligonal (PF), e uma pequena quantidade de bainita (b). Os grãos são finos e uniformes, e o tamanho médio do grão é de cerca de 8 µm. A ferrita acicular é o principal componente microestrutural, contabilizando cerca de 65%-70%. A ferrita poligonal é responsável por cerca de 20%-25%, e a bainita representa cerca de 5%-10%.

Figura 1(b) (Imagem SEM) mostra a morfologia detalhada da microestrutura. A ferrita acicular tem um formato acicular fino, e as agulhas estão interligadas umas com as outras, formando uma estrutura de rede densa. A ferrita poligonal tem uma forma poligonal regular, e os limites dos grãos são claros. A bainita tem formato semelhante a uma ripa, e as ripas são paralelas entre si. Além disso, uma pequena quantidade de martensita-austenita (MA) ilhas são observadas nos limites dos grãos e entre as agulhas aciculares de ferrite. As ilhas MA são pequenas em tamanho, com um diâmetro de cerca 0.5-1 µm.

Figura 1(C) (Imagem TEM) mostra a microestrutura fina do aço recebido. A ferrita acicular tem uma cúbica de corpo centrado (CCO) estrutura cristalina, e há um grande número de discordâncias na matriz de ferrita. As luxações são distribuídas uniformemente, o que é benéfico para melhorar a resistência do aço. Além disso, um grande número de precipitados finos é observado na matriz de ferrita. Os precipitados são de forma esférica ou elíptica, com um tamanho de cerca 5-20 nm. A análise EDS mostra que os precipitados são principalmente Nb(C,n) e vc, que são produtos de elementos microligantes. Esses precipitados podem fixar as discordâncias e os limites dos grãos, refinar os grãos, e melhorar a resistência e tenacidade do aço.

A formação da microestrutura do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q recebido está intimamente relacionada ao seu processo de produção. Durante o processo de laminação e resfriamento, a austenita é transformada em ferrita acicular, ferrita poligonal, e bainita. Os elementos de microliga como Nb, V, e Ti desempenham um papel importante no processo de transformação. Nb atrasa a recristalização da austenita, tornando os grãos de austenita mais finos. Durante o processo de resfriamento, os finos grãos de austenita são fáceis de transformar em ferrita acicular. V e Ti formam precipitados finos, que refinam ainda mais os grãos e melhoram a resistência do aço.

Figura 2 mostra as imagens OM do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q após normalização em diferentes temperaturas (880℃, 920℃, 950℃, 980℃) e refrigerado a ar. Pode ser visto na Figura 2 que a temperatura de normalização tem um impacto significativo na microestrutura do aço.

Quando a temperatura de normalização é 880℃ (Figura 2(A)), a microestrutura do aço é composta por ferrita acicular, ferrita poligonal, e uma pequena quantidade de bainita. O tamanho médio do grão é de cerca de 9 µm. Comparado com o aço recebido, a proporção de ferrita acicular diminui ligeiramente (Sobre 60%), e a proporção de ferrita poligonal aumenta ligeiramente (Sobre 25%). Isso ocorre porque a temperatura de normalização é relativamente baixa, os grãos de austenita não estão totalmente crescidos, e a transformação da austenita em ferrita acicular não é suficiente.

Quando a temperatura de normalização é 920 ℃ (Figura 2(b)), a microestrutura do aço é composta principalmente de ferrita acicular (Sobre 75%), com uma pequena quantidade de ferrita poligonal (Sobre 20%) e bainita (Sobre 5%). O tamanho médio do grão é de cerca de 7 µm. A ferrita acicular é fina e densa, e o grau de intertravamento é alto. Isso ocorre porque a temperatura de normalização é apropriada, os grãos de austenita estão totalmente crescidos e uniformes, e a transformação da austenita em ferrita acicular é suficiente. A estrutura fina de ferrite acicular é benéfica para melhorar a resistência e tenacidade do aço.

Quando a temperatura de normalização é 950℃ (Figura 2(C)), a microestrutura do aço ainda é composta principalmente de ferrita acicular (Sobre 70%), com uma pequena quantidade de ferrita poligonal (Sobre 22%) e bainita (Sobre 8%). O tamanho médio do grão é de cerca de 8 µm. Comparado com o aço normalizado em 920℃, a proporção de ferrita acicular diminui ligeiramente, e o tamanho do grão aumenta ligeiramente. Isso ocorre porque a temperatura de normalização é muito alta, os grãos de austenita começam a crescer, o que leva ao aumento do tamanho do grão após a transformação.

quando a temperatura de normalização é 980 ℃ (Figura 2(d)), a microestrutura do aço é composta por ferrita acicular (Sobre 55%), ferrita poligonal (Sobre 30%), e bainita (Sobre 15%). O tamanho médio do grão é de cerca de 12 µm. O tamanho do grão aumenta significativamente, e a estrutura acicular da ferrita torna-se grosseira. Isso ocorre porque a temperatura de normalização é muito alta, os grãos de austenita crescem excessivamente, o que leva ao aumento significativo do tamanho do grão após a transformação. A microestrutura grosseira reduzirá a resistência e a tenacidade do aço.

Os resultados acima mostram que a temperatura de normalização ideal para o aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q é 920-950°C.. Dentro desta faixa de temperatura, o aço pode obter uma microestrutura fina e uniforme com alta proporção de ferrita acicular, o que é benéfico para melhorar as propriedades mecânicas do aço.

Figura 3 mostra as imagens OM do aço para tubulação sem costura API 5L X70Q/L485Q após normalização a 920°C e revenido em diferentes temperaturas (550℃, 600℃, 650℃, 700℃) e refrigerado a ar. Pode ser visto na Figura 3 que a temperatura de revenido também tem um impacto significativo na microestrutura do aço.

Quando a temperatura de revenimento é 550 ℃ (Figura 3(A)), a microestrutura do aço é semelhante à do aço normalizado, composto principalmente de ferrita acicular, ferrita poligonal, e uma pequena quantidade de bainita. O tamanho médio do grão é de cerca de 7 µm. Não há nenhuma mudança óbvia na microestrutura em comparação com o aço normalizado. Isso ocorre porque a temperatura de revenido é relativamente baixa, a recuperação e recristalização da matriz de ferrita não são suficientes, e a transformação da segunda fase não é óbvia.

Quando a temperatura de revenimento é 600 ℃ (Figura 3(b)), a microestrutura do aço ainda é composta principalmente de ferrita acicular (Sobre 72%), com uma pequena quantidade de ferrita poligonal (Sobre 23%) e bainita (Sobre 5%). O tamanho médio do grão é de cerca de 7 µm. A ferrita acicular é fina e uniforme, e os deslocamentos na matriz de ferrita são reduzidos. Uma pequena quantidade de precipitados de cementita é observada nos limites dos grãos e entre as agulhas de ferrita.. Os precipitados de cementita são finos e esféricos, o que pode melhorar a tenacidade do aço.

Quando a temperatura de revenimento é 650 ℃ (Figura 3(C)), a microestrutura do aço é composta por ferrita acicular (Sobre 68%), ferrita poligonal (Sobre 27%), e uma pequena quantidade de bainita (Sobre 5%). O tamanho médio do grão é de cerca de 8 µm. A ferrita acicular começa a se decompor, e a ferrita poligonal cresce ligeiramente. Um grande número de finos precipitados de cementita são observados na matriz de ferrita. Os precipitados de cementita são distribuídos uniformemente, o que pode melhorar a tenacidade do aço. no entanto, o tamanho do grão aumenta ligeiramente, o que pode reduzir a resistência do aço.

Quando a temperatura de revenimento é 700 ℃ (Figura 3(d)), a microestrutura do aço é composta por ferrita poligonal (Sobre 50%), acicular ferrite (Sobre 40%), e bainita (Sobre 10%). O tamanho médio do grão é de cerca de 10 µm. A ferrita acicular se decompõe significativamente, e a ferrita poligonal cresce obviamente. Os precipitados de cementita crescem e se agregam, formando partículas grossas de cementita. A microestrutura grosseira e as partículas grosseiras de cementita reduzirão significativamente a resistência e a tenacidade do aço.

Os resultados acima mostram que a temperatura de revenimento ideal para o aço para tubulações sem costura API 5L X70Q/L485Q após a normalização em 920°C é de 600-650°C.. Dentro desta faixa de temperatura, o aço pode obter uma microestrutura fina e uniforme com alta proporção de ferrita acicular e precipitados finos de cementita, o que é benéfico para melhorar as propriedades mecânicas abrangentes do aço.

Mesa 2 mostra as propriedades mecânicas do aço para tubulação sem costura API 5L X70Q/L485Q conforme recebido. Pode ser visto na tabela 2 que o aço recebido possui excelentes propriedades mecânicas abrangentes. A resistência ao escoamento é 505 MPa, a resistência à tração é 635 MPa, o alongamento é 30%, a energia de absorção de impacto a -20 ℃ é 135 J, e a dureza Rockwell é 20 HRC. Todos esses indicadores atendem plenamente aos requisitos da API 5L e GB/T 9711 Padrões (API 5L exige que o aço X70 tenha um limite de escoamento de ≥485 MPa, uma resistência à tração de 600-750 MPa, um alongamento de ≥20%, e uma energia de absorção de impacto a -20°C de ≥40 J).

Índice de Propriedade Mecânica	Resistência ao escoamento σₛ (MPa)	Resistência à tração (MPa)	Alongamento δ (%)	Energia de absorção de impacto Aₖᵥ (-20℃, J)	Dureza Rockwell HRC
Aço conforme recebido	505	635	30	135	20
Requisito padrão API 5L	≥485	600-750	≥20	≥40	–

As excelentes propriedades mecânicas do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q recebido devem-se principalmente à sua microestrutura fina. A ferrita acicular, com sua estrutura fina e interligada, pode efetivamente impedir o movimento dos deslocamentos, melhorando a resistência do aço. Ao mesmo tempo, a estrutura de ferrite acicular interligada também pode absorver muita energia durante o processo de fratura, melhorando a tenacidade do aço. Os precipitados finos (NB(C,n) e vc) melhorar ainda mais a resistência do aço através do fortalecimento da precipitação. A ferrita poligonal tem boa ductilidade, o que melhora o alongamento do aço.

Mesa 3 mostra as propriedades mecânicas do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q após normalização em diferentes temperaturas e resfriado a ar. Pode ser visto na tabela 3 que a temperatura de normalização tem um impacto significativo nas propriedades mecânicas do aço.

Normalizando a temperatura (℃)	Resistência ao escoamento σₛ (MPa)	Resistência à tração (MPa)	Alongamento δ (%)	Energia de absorção 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

Quando a temperatura de normalização é 880℃, A força de rendimento, Resistência à tração, e a energia de absorção de impacto do aço são ligeiramente inferiores às do aço recebido. Isso ocorre porque a temperatura de normalização é relativamente baixa, a proporção de ferrita acicular é baixa, e o tamanho do grão é um pouco maior. Quando a temperatura de normalização é 920 ℃, o aço tem a maior resistência ao escoamento (520 MPa), Resistência à tração (650 MPa), e energia de absorção de impacto (150 J). Isso ocorre porque o aço possui microestrutura fina e uniforme com alta proporção de ferrita acicular, que pode efetivamente melhorar a resistência e a tenacidade do aço. Quando a temperatura de normalização é 950℃, A força de rendimento, Resistência à tração, e a energia de absorção de impacto do aço são ligeiramente inferiores às do aço normalizado em 920 ℃. Isso ocorre porque o tamanho do grão aumenta ligeiramente, e a proporção de ferrita acicular diminui ligeiramente. quando a temperatura de normalização é 980 ℃, A força de rendimento, Resistência à tração, e a energia de absorção de impacto do aço diminui significativamente. Isso ocorre porque o tamanho do grão aumenta significativamente, e a estrutura acicular da ferrita torna-se grosseira, o que reduz a resistência e tenacidade do aço.

Mesa 4 mostra as propriedades mecânicas do aço para tubulação sem costura API 5L X70Q/L485Q após normalização a 920°C e revenido em diferentes temperaturas e resfriado a ar. Pode ser visto na tabela 4 que a temperatura de revenido também tem um impacto significativo nas propriedades mecânicas do aço.

Temperatura de têmpera (℃)	Resistência ao escoamento σₛ (MPa)	Resistência à tração (MPa)	Alongamento δ (%)	Energia de absorção 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

Quando a temperatura de revenimento é 550 ℃, as propriedades mecânicas do aço são semelhantes às do aço normalizado. Isso ocorre porque a temperatura de revenido é relativamente baixa, a recuperação e recristalização da matriz de ferrita não são suficientes, e a transformação da segunda fase não é óbvia. Quando a temperatura de revenimento é 600 ℃, o aço tem o maior alongamento (33%) e energia de absorção de impacto (160 J). Isso ocorre porque a temperatura de revenido é apropriada, os deslocamentos na matriz de ferrita são reduzidos, e um grande número de finos precipitados de cementita são formados. Os finos precipitados de cementita podem melhorar a tenacidade do aço, e a recuperação da matriz de ferrita pode melhorar a ductilidade do aço. Quando a temperatura de revenimento é 650 ℃, A força de rendimento, Resistência à tração, Alongamento, e a energia de absorção de impacto do aço são ligeiramente inferiores às do aço temperado a 600 ℃. Isso ocorre porque o tamanho do grão aumenta ligeiramente, e os precipitados de cementita começam a crescer. Quando a temperatura de revenimento é 700 ℃, A força de rendimento, Resistência à tração, Alongamento, e a energia de absorção de impacto do aço diminui significativamente. Isso ocorre porque a ferrita acicular se decompõe significativamente, a ferrite poligonal cresce obviamente, e os precipitados de cementita crescem e se agregam, o que reduz a resistência e tenacidade do aço.

As propriedades mecânicas do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q são inerentemente determinadas por sua microestrutura. Com base na análise acima de microestrutura e propriedades mecânicas, a correlação entre eles pode ser resumida da seguinte forma:

primeiramente, acicular ferrite (DE) é o principal componente microestrutural que afeta as propriedades mecânicas abrangentes do aço. A estrutura de ferrite acicular fina e interligada pode dificultar significativamente o movimento das discordâncias durante o processo de tração, melhorando assim a resistência ao escoamento e a resistência à tração do aço através do reforço de deslocamento. Enquanto isso, Durante o processo de impacto, a ferrite acicular interligada pode prevenir eficazmente a propagação de fissuras - as fissuras precisam desviar das agulhas de ferrite acicular durante a expansão, que consome uma grande quantidade de energia, melhorando significativamente a tenacidade a baixas temperaturas do aço. Quanto maior a proporção de ferrita acicular, quanto mais fino o tamanho do grão, e melhores serão as propriedades mecânicas abrangentes do aço. Por exemplo, quando o aço é normalizado em 920 ℃, a proporção de ferrita acicular atinge cerca de 75%, e a resistência ao escoamento correspondente, Resistência à tração, e a energia de absorção de impacto atingem os valores máximos, que verifica totalmente o papel dominante da ferrita acicular.

Em segundo lugar, ferrita poligonal (PF) tem um efeito positivo na ductilidade do aço. A ferrita poligonal tem formato poligonal regular e menos deslocamentos internos, então tem boa ductilidade. Uma proporção apropriada de ferrita poligonal pode melhorar o alongamento do aço, fazendo com que o aço tenha melhor capacidade de deformação plástica. no entanto, se a proporção de ferrita poligonal for muito alta, a resistência do aço diminuirá. Por exemplo, quando a temperatura de normalização é 980 ℃, a proporção de ferrita poligonal aumenta para cerca de 30%, e a resistência ao escoamento e a resistência à tração do aço diminuem significativamente para 480 MPa e 610 MPa respectivamente.

Em terceiro lugar, bainita (b) e martensita-austenita (MA) ilhas têm um impacto duplo nas propriedades mecânicas do aço. Uma pequena quantidade de bainita pode melhorar a resistência do aço devido à sua densa estrutura de ripa. no entanto, bainita excessiva reduzirá a tenacidade do aço porque a estrutura do ripado é fácil de causar concentração de tensão. Ilhas MA são fases duras e frágeis. Uma pequena quantidade de ilhas MA finas pode melhorar a resistência do aço através do reforço de dispersão, mas se as ilhas M-A forem grosseiras ou distribuídas de forma concentrada, eles se tornarão a fonte de rachaduras durante o processo de impacto, reduzindo significativamente a tenacidade do aço a baixas temperaturas. No aço recebido e no aço após tratamento térmico ideal, o conteúdo de bainita é controlado abaixo 5%-10%, e as ilhas MA são finas e uniformemente distribuídas, então eles não têm um efeito adverso na tenacidade do aço.

Em quarto lugar, precipitados finos (NB(C,n), VC) desempenham um papel importante no fortalecimento da precipitação. Os elementos de microliga Nb, V, e Ti no aço formam precipitados finos durante os processos de produção e tratamento térmico. Esses precipitados são esféricos ou elípticos, com um tamanho de cerca 5-20 nm, e pode fixar discordâncias e limites de grão. Por um lado, eles impedem o movimento de luxações, melhorando a resistência do aço; Por outro lado, eles impedem o crescimento de grãos, refinando o tamanho do grão, e assim melhorando a tenacidade do aço. Os resultados da observação TEM mostram que os precipitados no aço recebido e no aço após o tratamento térmico ideal são finos e distribuídos uniformemente, o que é uma razão importante para as excelentes propriedades mecânicas abrangentes do aço.

Finalmente, o tamanho do grão tem um impacto significativo nas propriedades mecânicas do aço. De acordo com a fórmula de Hall-Petch, a resistência do aço é inversamente proporcional à raiz quadrada do tamanho do grão – quanto mais fino o tamanho do grão, quanto maior a resistência do aço. Ao mesmo tempo, grãos finos também podem melhorar a tenacidade do aço porque os limites dos grãos podem dificultar a propagação de trincas. Por exemplo, Quando a temperatura de normalização é 920 ℃, o tamanho médio do grão do aço é de cerca de 7 µm, que é o menor entre todas as condições de teste, e as propriedades mecânicas correspondentes são as melhores. quando a temperatura de normalização é 980 ℃, o tamanho médio do grão aumenta para 12 µm, e as propriedades mecânicas do aço diminuem significativamente.

Para entender melhor o mecanismo de fratura do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q e sua relação com a microestrutura, a morfologia da fratura das amostras de tração e impacto Charpy foi observada por MEV. Figura 4 mostra a morfologia da fratura SEM do aço recebido e do aço após tratamento térmico em diferentes temperaturas.

Figura 4(A) mostra a morfologia da fratura por tração do aço recebido. Pode-se observar que a superfície de fratura é composta por um grande número de covinhas de diferentes tamanhos., e as covinhas são distribuídas uniformemente. Há também um pequeno número de sulcos lacrimais entre as covinhas. Esta é uma morfologia típica de fratura dúctil, indicando que o aço recebido tem boa ductilidade. A formação de covinhas é devido à nucleação, Crescimento, e coalescência de vazios durante o processo de tração. A microestrutura fina do aço recebido fornece mais locais de nucleação para vazios, e a estrutura de ferrite acicular interligada pode dificultar o crescimento e a coalescência de vazios, formando assim um grande número de covinhas finas.

Figura 4(b) mostra a morfologia da fratura por tração do aço normalizada em 920 ℃. Comparado com o aço recebido, as covinhas na superfície da fratura são mais finas e uniformes, e o número de cristas lacrimais aumenta. Isto indica que o aço normalizado a 920°C tem melhor ductilidade e maior resistência à tração.. A fina estrutura acicular de ferrita do aço fornece mais locais de nucleação para vazios, e os precipitados finos fixam as luxações, tornando o crescimento e a coalescência do vazio mais difíceis, formando assim covinhas mais finas.

Figura 4(C) mostra a morfologia da fratura por tração do aço normalizada em 980 ℃. Pode-se observar que as covinhas na superfície da fratura são grosseiras e distribuídas de forma desigual, e há um pequeno número de planos de clivagem. Isto indica que o aço normalizado a 980°C tem baixa ductilidade, e o modo de fratura é uma fratura mista de ductilidade e fragilidade. A microestrutura grosseira do aço facilita o crescimento e a coalescência dos vazios durante o processo de tração, e a concentração de tensão é fácil de ocorrer nos limites dos grãos, levando à geração de planos de clivagem.

Figura 4(d) mostra a morfologia da fratura por impacto Charpy do aço recebido a -20 ℃. A superfície da fratura é composta por um grande número de covinhas finas e cristas lacrimais, sem planos de clivagem óbvios. Esta é uma morfologia típica de fratura dúctil, indicando que o aço recebido tem excelente tenacidade a baixas temperaturas. Durante o processo de impacto, a estrutura de ferrite acicular interligada pode absorver muita energia, e os vazios nucleam e crescem na matriz de ferrita, levando à fratura dúctil.

Figura 4(E) mostra a morfologia da fratura por impacto Charpy do aço temperado a 600°C após normalização a 920°C. A superfície de fratura é composta por covinhas mais finas do que o aço recebido, e a distribuição é mais uniforme. Isso indica que o aço temperado a 600 ℃ tem melhor tenacidade a baixas temperaturas. Os finos precipitados de cementita formados durante o processo de revenido podem melhorar a tenacidade do aço, fixando deslocamentos e dificultando a propagação de trincas.. Ao mesmo tempo, a recuperação da matriz de ferrita reduz a densidade de deslocamento, tornando o aço mais fácil de deformar plasticamente durante o processo de impacto, formando assim covinhas mais finas.

Figura 4(F) mostra a morfologia da fratura por impacto Charpy do aço temperado a 700°C após normalização a 920°C. A superfície de fratura tem planos de clivagem óbvios e um pequeno número de covinhas grosseiras. Isso indica que o aço temperado a 700 ℃ tem baixa tenacidade a baixas temperaturas, e o modo de fratura é uma fratura mista de ductilidade e fragilidade. A decomposição acicular da ferrita e o crescimento poligonal da ferrita durante o processo de revenimento tornam a microestrutura grosseira, e a cementita grossa precipita agregados nos limites dos grãos, levando à concentração de estresse. Durante o processo de impacto, trincas iniciam e se propagam facilmente ao longo dos limites dos grãos e planos de clivagem, resultando em fratura frágil.

A análise da morfologia da fratura verifica ainda a correlação entre a microestrutura e as propriedades mecânicas do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q. Uma microestrutura fina e uniforme (alta proporção de ferrita acicular, grãos finos, precipitados finos) leva a um modo de fratura dúctil com covinhas finas e uniformes, correspondendo a excelentes propriedades mecânicas abrangentes. Pelo contrário, uma microestrutura grosseira (baixa proporção de ferrita acicular, grãos grossos, precipitados grossos) leva a um modo de fratura misto de ductilidade e fragilidade com covinhas grosseiras e planos de clivagem, correspondendo a propriedades mecânicas pobres.

Nesse artigo, um estudo abrangente sobre a microestrutura e propriedades mecânicas do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q foi realizado usando OM, Quem, TEM, Teste de tração, Teste de impacto Charpy, Teste De Dureza, e análise da morfologia da fratura. As principais conclusões são as seguintes:

(1) A microestrutura do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q recebido é composta principalmente de ferrita acicular (DE, 65%-70%), ferrita poligonal (PF, 20%-25%), e uma pequena quantidade de bainita (b, 5%-10%) e martensita-austenita (MA) ilhas. O tamanho médio do grão é de cerca de 8 µm. Um grande número de precipitados finos (NB(C,n) e vc, 5-20 nm) estão uniformemente distribuídos na matriz de ferrita. O aço recebido possui excelentes propriedades mecânicas abrangentes: Força de rendimento 505 MPa, Resistência à tração 635 MPa, Alongamento 30%, energia de absorção de impacto a -20℃ 135 J, e dureza Rockwell 20 HRC, que atendem plenamente aos requisitos da API 5L e GB/T 9711 Padrões.

(2) A normalização da temperatura tem um impacto significativo na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço. Com o aumento da temperatura de normalização de 880°C para 980°C, a proporção de ferrita acicular primeiro aumenta e depois diminui, e o tamanho do grão primeiro diminui e depois aumenta. A temperatura de normalização ideal é 920-950℃. Nesta faixa de temperatura, o aço obtém uma microestrutura fina e uniforme com alta proporção de ferrita acicular (70%-75%) e um tamanho médio de grão de 7-8 µm. As propriedades mecânicas correspondentes são as melhores: Força de rendimento 510-520 MPa, Resistência à tração 640-650 MPa, Alongamento 31%-32%, energia de absorção de impacto a -20℃ 140-150 J, e dureza Rockwell 21-22 HRC.

(3) A temperatura de revenimento também tem um impacto significativo na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço normalizado em 920°C.. Com o aumento da temperatura de revenido de 550°C para 700°C, a ferrita acicular se decompõe gradualmente, a ferrita poligonal cresce, e a cementita precipita primeiro refina e depois engrossa. A temperatura ideal de têmpera é 600-650℃. Nesta faixa de temperatura, o aço mantém uma alta proporção de ferrita acicular (68%-72%) e precipitados finos de cementita. As propriedades mecânicas correspondentes são excelentes: Força de rendimento 500-510 MPa, Resistência à tração 625-635 MPa, Alongamento 32%-33%, energia de absorção de impacto a -20℃ 155-160 J, e dureza Rockwell 19-20 HRC.

(4) As propriedades mecânicas abrangentes do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q são determinadas principalmente pelo tipo, proporção, e tamanho de grão de componentes microestruturais. A ferrita acicular é o fator chave para melhorar a resistência e tenacidade do aço; ferrita poligonal melhora a ductilidade do aço; precipitados finos (NB(C,n) e vc) aumentar a resistência do aço através do fortalecimento da precipitação; grãos finos melhoram a resistência e a tenacidade do aço. Microestrutura fina e uniforme com alta proporção de ferrita acicular, grãos finos, e precipitados finos levam a excelentes propriedades mecânicas abrangentes.

(5) O modo de fratura do aço para dutos sem costura API 5L X70Q / L485Q com excelentes propriedades mecânicas é a fratura dúctil, e a superfície de fratura é composta por covinhas finas e uniformes. Para o aço com propriedades mecânicas pobres devido à microestrutura grosseira, o modo de fratura é uma fratura mista de ductilidade e fragilidade, e a superfície de fratura tem covinhas grosseiras e planos de clivagem.

Embora este artigo tenha alcançado resultados de pesquisa aprofundados sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q, ainda existem alguns aspectos que precisam ser mais estudados no futuro:

(1) Ampliação da pesquisa sobre ambiente de serviços. Este artigo estuda principalmente a microestrutura e as propriedades mecânicas do aço sob temperatura ambiente e baixa temperatura. (-20℃) condições. no entanto, O aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q é frequentemente usado em ambientes de serviço severos, como alta pressão, corrosão (Co₂, H₂s), e temperatura alternada. Pesquisas futuras podem se concentrar na evolução da microestrutura e das propriedades mecânicas do aço sob esses ambientes de serviço severos, e estudar a resistência à corrosão e propriedades de fadiga do aço, de modo a fornecer uma base teórica mais abrangente para a operação segura do gasoduto.

(2) Pesquisa em tecnologias avançadas de tratamento térmico. Este artigo estuda principalmente os efeitos dos processos de normalização e revenido na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço.. Com o desenvolvimento da tecnologia de tratamento térmico, tecnologias avançadas de tratamento térmico, como têmpera e revenido (Q&T), laminação controlada e resfriamento controlado (TCCP), e a têmpera isotérmica têm sido amplamente utilizadas na produção de aço para dutos. Pesquisas futuras podem investigar os efeitos dessas tecnologias avançadas de tratamento térmico na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q, e explorar processos de tratamento térmico mais otimizados para melhorar ainda mais o desempenho do aço.

(3) Pesquisa sobre o mecanismo de elementos microligantes. Este artigo analisa apenas brevemente o papel dos elementos de microliga como o Nb, V, e Ti. Pesquisas futuras podem usar cálculo de primeiros princípios e simulação de campo de fase para estudar profundamente o mecanismo de interação entre elementos de microliga e a matriz, o mecanismo de nucleação e crescimento de precipitados, e o efeito dos elementos microligantes no processo de transformação de fase, de modo a fornecer uma base teórica para o projeto e otimização da composição química do aço.

(4) Aplicação de tecnologia de fabricação inteligente. Pesquisas futuras podem introduzir inteligência artificial e tecnologia de big data no processo de produção de aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q. Construindo um modelo de predição de microestrutura e propriedades mecânicas com base em parâmetros do processo de produção, monitoramento em tempo real e otimização do processo de produção podem ser realizados, o que irá melhorar a eficiência da produção e o produto qualidade estabilidade do aço.

(5) Pesquisa sobre soldabilidade. Embora o aço para tubulações sem costura evite os defeitos das juntas soldadas, ainda precisa ser soldado durante a construção do gasoduto. Pesquisas futuras podem estudar a soldabilidade do aço para dutos sem costura API 5L X70Q/L485Q, analisar a microestrutura e as propriedades mecânicas da solda e da zona afetada pelo calor (HAZ), e propor processos de soldagem ideais para garantir a qualidade da soldagem e o desempenho geral da tubulação.