بررسي رفتار استحاله سرد شدن پيوسته در فولاد لوله انتقال نفت و گاز با گريد ايكس هفتاد

Investigation of continuous cooling transformation behavior of API X70 gas and oil pipeline steel

در اين تحقيق، آزمايش ديلاتومتري روي فولاد API X70 با نرخ‌هاي مختلف سرد كردن از 5/0 تا 40 درجه سانتي‌گراد بر ثانيه انجام شد. سپس از ميكروسكوپ نوري براي مشاهدات ريزساختاري و از ريزسختي‌سنجي به منظور تاييد ريزساختارهاي حاصل استفاده شد. با استفاده از نتايج بدست آمده نمودار استحاله سرد شدن پيوسته فولاد مورد مطالعه ترسيم شد. با توجه به سرعت سرد كردن، ريزساختارهاي مختلفي شامل فريت بينيتي كروي، پرليت، فريت سوزني و فريت بينيتي مشاهده شد. ريزساختار حاصل در سرعت‌هاي سرد كردن 5/0 تا 5/3 درجه سانتي‌گراد بر ثانيه به طور عمده از فريت بينيتي كروي و كمي پرليت تشكيل شده بود. با افزايش سرعت سرد كردن، ريزساختار عمده مشاهده شده در سرعت‌هاي سرد كردن 5 و 5/7 درجه سانتي‌گراد بر ثانيه، فريت سوزني (كه ريزساختار مطلوب براي فولاد لوله هاي انتقال انرژي است) و در سرعت‌هاي سرد كردن 10 درجه سانتي‌گراد بر ثانيه و بالاتر، ريزساختار فريت بينيتي، ريزساختار غالب مشاهده شده در اين سرعت‌ها بود. بنابراين با مقايسه دقيق‌ ريزساختارهاي مشاهده شده با ريزساختار پايه فولاد مورد مطالعه در جهت ميكروگرافي يكسان، نتيجه گرفته شد كه در توليد فولاد مورد مطالعه استفاده از سرعت سرد كردن 5/7 درجه سانتي‌گراد بر ثانيه بيشترين تناسب ريزساختاري با فولاد موردنظر را حاصل مي‌كند. از نتايج تحقيق حاضر مي‌توان براي طراحي عمليات ترمومكانيكي بهينه در داخل كشور (با انتخاب سرعت سرد كردن مناسب در فرآيند توليد فولاد) استفاده كرد.

In this study, dilatometry examination was conducted on API X70 steel in a wide range of cooling rates from 0.5 to 40 °C/s. The optical microscopy observation and microhardness measurement were used to verify the observed microstructures. From the experimental results, the continuous cooling transformation curves (CCT) were constructed for API X70 pipeline steel. Different microstructures including granular bainite, pearlite, acicular ferrite and bainitic ferrite were observed depending on the cooling rate of tested samples. The obtained microstructure in 3.5 to 5 °C/s cooling rate was mainly granular bainitic ferrite and little pearlite. With increasing cooling rate, the observed dominant microstructure in 5 and 7.5 °C/s cooling rate was acicular ferrite (which is the desired microstructure in energy transportation pipeline steels) and the bainitic ferrite microstructure in 10 °C/s and upper cooling rates predominantly observed at these speeds. Thus, by carefully comparing of the observed microstructures with the studied steel microstructure in the same micrograph direction, it concluded that the production of steel in 7.5 °C/s cooling rate has the highest microstructure proportion with the desired steel. These results can be used to design the optimum thermo-mechanical control process (through the selection of proper cooling rate) in domestic manufacturing of the API X70 steel.