·202 北京科技大学学报 第36卷 察试样表面腐蚀产物膜的表面和截面形貌，用 添加2%Cr,并适当降低C和Mn元素的含量，有助 Kevex SuperDry型能谱分析(EDS)系统分析腐蚀产 于抑制奥氏体晶粒在高温区的长大，提高奥氏体的 物膜的成分 稳定性，使C曲线右移.经过粗轧和精轧后，奥氏体 晶粒已被充分压扁，为铁素体转变提供了更多的形 2结果与讨论 核位置，转变驱动力也大大增加.热轧后再经过适 2.1金相组织与力学性能 当的快速冷却，可以获得由针状铁素体和少量多边 图1为实验材料的金相组织.由图可见，2%Cr 形铁素体组成的混合组织，这种组织具有良好的强 管线钢的组织以针状铁素体和少量多边形铁素体为 韧性组合@.试样取轧向和横向分别进行拉伸测 主.相关研究表明回，传统的普通管线钢则以铁素 试，结果如表4所示.可见实验钢能够满足表5中 体和少量珠光体为主.由此可见，在普通管线钢中 API SPEC5L对于该管线钢力学性能的要求. a 50m 50 um 图1实验材料(a)和X70钢(b)的金相组织 Fig.1 Metallographic photos of the tested steel (a)and X70 steel (b) 表4实验钢的拉伸力学性能 断口均呈现显著的韧窝状特征. Table 4 Tensile mechanical properties of the tested steel 2.2抗C0,顶部腐蚀性能 实验钢 00.2 /MPa OL/MPa Go.2/gw 8/% 图3为2%Cr管线钢在模拟湿气管道的C02顶 横向 536.75 742.58 0.723 18.33 部腐蚀环境中的宏观腐蚀形貌.从图3(a)可以看 轧向 519.40 734.50 0.707 19.33 出试样表面被完整的腐蚀产物膜所覆盖，未见腐蚀 表5 API SPEC5L规定中X70钢的拉伸力学性能 产物膜有局部破损或脱落的现象，只是有局部的开 Table 5 Tensile properties of X70 steels in API SPEC 5L 裂翘起.去除试样表面的腐蚀产物膜后可见，试样 0a2/MPa /MPa 0a2/c, 8/% 的腐蚀形态基本为全面腐蚀，试样表面未见明显可 485~605 ≥570 ≤0.90 ≥18 见的孔或蚀坑，只是呈现出一定的脊状起伏，利用失 重法计算试样的平均腐蚀速率为1.306mm·a,相 在扫描电镜下观察2%Cr钢试样经拉伸试验后 同条件下的X70钢平均腐蚀速率为2.881mm"a- 的断口形貌，如图2所示.轧向和横向拉伸试样的 相比X70钢，2%Cr钢的腐蚀速率降低了54.7%. 204 20 um 图22%Cr钢拉伸试样断口的扫描电镜形貌.(a)轧向：(b)横向 Fig.2 SEM images of the fractures of 2%Cr steel:(a)rolling direction:(b)transverse direction北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 察试样表面腐蚀产物膜的表面和截面形貌，用 Kevex SuperDry 型能谱分析( EDS) 系统分析腐蚀产 物膜的成分． 2 结果与讨论 2. 1 金相组织与力学性能 图 1 为实验材料的金相组织． 由图可见，2% Cr 管线钢的组织以针状铁素体和少量多边形铁素体为 主． 相关研究表明［9］，传统的普通管线钢则以铁素 体和少量珠光体为主． 由此可见，在普通管线钢中 添加 2% Cr，并适当降低 C 和 Mn 元素的含量，有助 于抑制奥氏体晶粒在高温区的长大，提高奥氏体的 稳定性，使 C 曲线右移． 经过粗轧和精轧后，奥氏体 晶粒已被充分压扁，为铁素体转变提供了更多的形 核位置，转变驱动力也大大增加． 热轧后再经过适 当的快速冷却，可以获得由针状铁素体和少量多边 形铁素体组成的混合组织，这种组织具有良好的强 韧性组合［10］． 试样取轧向和横向分别进行拉伸测 试，结果如表 4 所示． 可见实验钢能够满足表 5 中 API SPEC 5L 对于该管线钢力学性能的要求． 图 1 实验材料( a) 和 X70 钢( b) 的金相组织 Fig． 1 Metallographic photos of the tested steel ( a) and X70 steel ( b) 表 4 实验钢的拉伸力学性能 Table 4 Tensile mechanical properties of the tested steel 实验钢 σ0. 2 /MPa σb /MPa σ0. 2 /σb δ /% 横向 536. 75 742. 58 0. 723 18. 33 轧向 519. 40 734. 50 0. 707 19. 33 表 5 API SPEC 5L 规定中 X70 钢的拉伸力学性能 Table 5 Tensile properties of X70 steels in API SPEC 5L σ0. 2 /MPa σb /MPa σ0. 2 /σb δ /% 485 ～ 605 ≥570 ≤0. 90 ≥18 图 2 2% Cr 钢拉伸试样断口的扫描电镜形貌． ( a) 轧向; ( b) 横向 Fig． 2 SEM images of the fractures of 2% Cr steel: ( a) rolling direction; ( b) transverse direction 在扫描电镜下观察 2% Cr 钢试样经拉伸试验后 的断口形貌，如图 2 所示． 轧向和横向拉伸试样的 断口均呈现显著的韧窝状特征． 2. 2 抗 CO2 顶部腐蚀性能 图 3 为 2% Cr 管线钢在模拟湿气管道的 CO2 顶 部腐蚀环境中的宏观腐蚀形貌． 从图 3( a) 可以看 出试样表面被完整的腐蚀产物膜所覆盖，未见腐蚀 产物膜有局部破损或脱落的现象，只是有局部的开 裂翘起． 去除试样表面的腐蚀产物膜后可见，试样 的腐蚀形态基本为全面腐蚀，试样表面未见明显可 见的孔或蚀坑，只是呈现出一定的脊状起伏，利用失 重法计算试样的平均腐蚀速率为 1. 306 mm·a － 1，相 同条件下的 X70 钢平均腐蚀速率为 2. 881 mm·a － 1 ． 相比 X70 钢，2% Cr 钢的腐蚀速率降低了 54. 7% ． · 202 ·