王树丹，宋 波，毛璟红

（1.北京科技大学冶金与生态学院,北京 100083；2.北京科技大学新材料技术研究院,北京 100083）

0 引言

管线钢是输送石油和天然气的主要载体，一直是国内外钢铁行业的重点研发对象[1]。管线钢在开发和使用过程中，均要面临恶劣的外部环境以及内部酸性环境腐蚀的威胁[2-3]，所以对其抗腐蚀能力提出了越来越高的要求[4]。

针状铁素体是一种具有大角度晶界和高密度位错的空间互锁结构[5-6]。同时铁素体板条间存在的大角度晶界可以阻碍微裂纹的扩展，可改善钢铁材料抗腐蚀性能[7]。稀土在氧化物冶金领域的研究结果表明，在钢中加入少量稀土可以形成高熔点化合物，如稀土氧化物、稀土硫化物等[8]，这些夹杂物能促进针状铁素体的形成。钢中添加稀土可获得针状铁素体组织，同时细化晶粒，提高钢材的力学性能[9-11]。钢中稀土还可以促进钒、铌、钛碳氮化物的细小弥散析出[12]。

钒、铌、钛等是管线钢中碳氮化物的主要形成元素，这些微合金元素主要通过晶粒细化和沉淀强化作用提高钢的强度等性能[13-15]。相关研究表明，纳米尺度的微合金元素碳氮化物可作为有效氢陷阱，提高钢铁材料的抗腐蚀性能[16-18]。钒的碳氮化物比铌和钛的碳氮化物相比析出温度更低，可使析出相的尺寸更小，分布更为弥散，从而提高管线钢的力学性能[19]。Takahashi 等人证明了V(C,N)析出相表面的碳空位是造成氢陷阱的原因[20-23]。此外，钒元素可以有效地作用于细化铁素体晶粒，有助于晶内生成多边形铁素体和针状铁素体[24-26]，从而提高钢种的抗腐蚀性能。……