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本文采用正交实验设计,材料显微分析方法和力学性能测试等手段,通过对普通X100管线钢进行临界区加速冷却处理,使得普通X100管线钢在保持高强韧性的同时,具被了一定的变形能力。采用CTOD、电化学、抗硫化氢应力腐蚀以及断裂过程观察等试验对所获X100大变形管线钢的断裂行为进行了研究。研究表明,通过合理的控制热处理工艺参数,可改善X100管线钢的组织结构和力学特性。当加热温度为830℃、冷却方式为水冷时,试验钢可获得(B+F)双相组织且满足大变形管线钢的力学性能指标。通过CTOD试验得到的双相X100管线钢与X100管线钢的阻力曲线方程分别为CTOD=0.5827×(2.2128×10-8+△a)0.6223、CTOD=0.7004×(1.8440×10-9+△a)0.8058,而双相X100的表观启裂值δ0.05=0.090mm、条件启裂值δ0.2=0.214mm以及最大载荷值δm=0.328mm,均大于普通X100管线钢,表明双相X100管线钢的断裂韧性和抗撕裂能力均有提高。电化学测试结果可知始冷温度为830℃时双相组织的腐蚀倾向较小,且不同始冷温度下双相钢的腐蚀速率均小于母材,双相钢耐腐蚀性能较好。对X100大变形管线钢进行抗硫化氢应力腐蚀试验表明试验所得大变形管线钢具有较好的抗硫化氢应力腐蚀能力。通过对贝氏体+铁素体双相大变形管线钢拉伸和冲击断口的观察表明,在贝氏体+铁素体的双相组织中,塑性变形优先在铁素体中进行。随着塑性变形的发展,双相组织的形态逐渐呈有位向分布,裂纹形核通常采用夹杂物(或第二相质点)形核、相界面形核以及铁素体或贝氏体的基体形核,而裂纹扩展在较低应力状态下主要通过铁素体扩展,而在较高应力状态下,则较多通过贝氏体扩展。利用位错塞积、位错反应理论解释了贝氏体+铁素体双相组织裂纹的萌生、扩展,并在此基础上建立了铁素体+贝氏体双相组织的断裂模型。