X70针状铁素休管线钢的优点暨恶劣环境下油气输送管道工业的发展

在过去几十年X70级管线钢的典型组织一直是铁素体-珠光体.近年来发展了低碳针状铁素体组织的管线钢以适应目前工业输送石油和天然气的要求,现已经成功地应用于中国西气东输管线工程.由于低屈强比和组织均匀,管线钢采用针状铁素体组织可以具有较好的(管)成型性及耐腐蚀性.用针状铁素体管线钢平板或卷板制造的焊管的力学性能彼此相差不大.为了优化管线钢的力学性能,对多种热轧工艺条件诸如原奥氏体晶粒尺寸、在再结晶终止温度以下的应变累积量(变形量)以及冷却开始和终止温度进行了研究.介绍根据实验结果(得到的优化工艺条件),已经用于实际生产的情况和各种产品性能.利用组织-性能-预测模型分析了在热轧过程中的显微结构变化.同时也通过热轧工艺数据分析模型研究在轧制过程中的金相的变化.笔者还对为了满足当代石油天然气工业快速发展形势需求的一些新成果做了介绍.     

X80管线钢环焊缝的焊接工艺研究

以目前在我国管道建设中使用的最高钢级X80管线钢为研究对象,采用焊接工艺试验、力学性能测试及显微分析技术研究了CO2气体保护焊工艺下X80管线钢焊接接头的性能和热影响区的组织变化规律。结果表明:采用设计的工艺参数对X80管线钢进行焊接,X80管线钢母材及其焊接接头的显微组织均为针状铁素体和晶内针状铁素体,可以得到合格的焊接接头,能够满足管道建设工程的需要。     

管线钢显微组织的基本特征

简要介绍了管线钢的概念和组织发展过程,详细论述了管线钢主要组织形态——多边形铁素体(PF)、准多边形铁素体(QF)、粒状贝氏体(GB)、贝氏体铁素体(BF)和针状铁素体(AF)的主要特征。最后,对管线钢的一些其他组织的基本特征进行了简要分析。     

X70针状铁素体管线钢的优点暨恶劣环境下油气输送管道工业的发展

在过去几十年X70级管线钢的典型组织一直是铁素体-珠光体。近年来发展了低碳针状铁素体组织的管线钢以适应目前工业输送石油和天然气的要求，现已经成功地应用于中国西气东输管线工程。由于低屈强比和组织均匀，管线钢采用针状铁素体组织可以具有较好的(管)成型性及耐腐蚀性。用针状铁素体管线钢平板或卷板制造的焊管的力学性能彼此相差不大。为了优化管线钢的力学性能，对多种热轧工艺条件诸如原奥氏体晶粒尺寸、在再结晶终止温度以下的应变累积量(变形量)以及冷却开始和终止温度进行了研究。介绍根据实验结果(得到的优化工艺条件)，已经用于实际生产的情况和各种产品性能。利用组织-性能-预测模型分析了在热轧过程中的显微结构变化。同时也通过热轧工艺数据分析模型研究在轧制过程中的金相的变化。笔者还对为了满足当代石油天然气工业快速发展形势需求的一些新成果做了介绍。     

X80管线钢用气体保护焊丝的研制

为了满足X80管线钢焊接时的强度、冲击韧性等性能要求,设计了以Mn-Ni-Mo-Ti-B为合金系的焊丝。确定了X80管线钢用气体保护焊丝熔敷金属组织应以大量针状铁素体和少量粒状贝氏体的复合组织为主,同时明确了焊丝的化学成分。试验分析表明,所用焊丝熔敷金属强度、冲击韧性和硬度等均达到了要求值。焊缝熔敷金属显微组织也达到了设计目标,即获得了以针状铁素体为主,其间弥散析出少量粒状贝氏体的焊缝复合组织。同时利用扫描电镜对冲击断口形貌进行了分析,断口具有典型的韧窝。最后利用透射电镜探究了针状铁素体在夹杂物表面的形核机理。     

高钢级管线钢摩擦焊焊接接头组织与硬度分析

为了提高高钢级管线钢焊缝的冲击韧性,采用连续驱动摩擦焊对X80管线钢进行了焊接,并对其焊接接头的组织及硬度进行了分析和检测。结果表明,X80管线钢连续驱动摩擦焊焊接接头焊缝区组织为铁素体和粒状贝氏体,热影响区的组织由原始的针状铁素体转变为先共析铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体。焊接接头的硬度高于母材,其中焊缝区域硬度最高,达到了247.4HV10,其次是热影响区,母材的硬度最低,且在焊缝两侧,硬度值呈对称分布。     

高韧性针状铁素体X80级管线钢的试制

简要介绍了宝钢试制的以针状铁素体组织为特征的X80级管线钢热轧板卷。采用超低碳、微合金化和Mo的低合金化成分设计,结合纯净钢7台炼技术和适当的热机械控制工艺得到具有针状铁素体组织的高强度、高韧性X80级管线钢。用其制造的焊管具有满足API5L规范X80级钢的高强度,在-20℃低温下具有大于220J的夏比冲击韧性和优良的抗动态撕裂能力,适用于高压大口径输气管线的建设。     

高钢级管线钢的组织和力学性能

应用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM,含EBSP)、透射电镜(TEM)研究了日本新日铁公司(NSC)X70,X80和X100级管线钢的显微组织.结果表明:X70级为针状铁素体,X80级为多边形铁素体、针状铁素体和贝氏体双相组织,X100级为粒状贝氏体和上贝氏体组织,均有细小均匀的晶粒和晶畴组织,通过适当的合金化和控轧控冷(TMCP)可以获得优良的强度和低温韧性的配合.     

X65管线钢形变奥氏体连续冷却转变行为的实验研究

在THERMECMASTER－Z热模拟实验机上，用热膨胀方法研究了一种低碳微合金化X65管线钢的形变奥氏体连续冷却转变行为以及变形条件对相变微观组织的影响。实验结果表明，该管线钢经60％的累计变形后在冷却速度大于5℃／s时可得到针状铁素体组织，同时变形温度及形变量对针状铁素体组织都有影响。     

太钢X80级管线钢热轧卷板技术开发与应用

介绍了西气东输二线用X80级管线钢的开发及应用情况。太原钢铁有限公司X80级管线钢采用低C高Mn、Nb-Cr-Mo合金体系设计,纯净钢冶炼,优化的TMCP技术轧制,所开发的X80级热轧卷板微观组织均为针状铁素体,具有高屈服强度、低韧脆转变温度及良好的抗动态撕裂能力。     

高性能输送管线钢

鉴于管道工业将面临建设输送原油、成品油、粉煤浆、天然气等多种形式管线的高潮,对输送管线用钢发展前沿问题,如根据应变设计(strain design)原则在地质状况不稳定地区或深海建设管线用高抗变形管线钢;建设输送粉煤浆管线用抗冲蚀(anti-erosion)管线钢;建设长距离输送天然气管线用X100/X120级管线钢;能够大幅度提高厚壁管线钢管环焊热影响区韧性的含氧化钛质点管线钢;用于X100/X120级管线钢的新型高强度焊接材料以及防止高压输气管线发展延性断裂等问题做了综合论述.     

俄罗斯谢韦尔公司高钢级管线钢组织与性能研究

研究了X70~X100高钢级管线钢组织的形成规律及其与性能的关系。研究结果表明:通过控制钢的冶金质量和控轧控冷工艺可获得不同组织的管线钢,而组织转变对钢的力学性能有较大影响;通过添加的微合金元素的作用,使管线钢在加热和变形过程中形成了细晶组织,提高了该级别管线钢的强度、焊接性和低温韧性,以保证该级别管线钢的综合性能。此外,还简要介绍了新开发X120管线钢的焊接性能及低温韧性。     

高强度管线钢DWTT性能研究

DWTT(落锤撕裂试验)是一种主要用于评价脆性断裂止裂性能的试验方法。实验室在不同条件下轧制了X100管线钢,并按JIS(日本工业标准)和API SPEC 5L/ISO3183标准加工了拉伸试样和DWTT试样,在-20℃条件下进行DWTT并测量DWTT能量和剪切面积。研究了始冷温度对DWTT性能、脆性断口形貌、显微组织及织构的影响。结果表明:X100管线钢DWTT典型的脆性断裂是分离和倾斜断裂,当管线钢形成铁素体和贝氏体双相显微组织时,即产生断口分离;当形成单相贝氏体显微组织时产生倾斜断裂。抑制倾斜断裂和明显的断口分离对提高管线钢的DWTT性能十分重要。     

高压输气管线用钢

回顾了我国输气管线用控制轧制微合金钢的发展。通过研制新钢种的实验室数据和显微组织照片，全面地介绍了我国在21世纪开始应用的现代化输气管线用针状铁素体钢，并对输气管线钢应用中所涉及的延性断裂韧性等问题作了讨论。     

管线钢焊缝中晶内针状铁素体的研究进展

为了研究晶内针状铁素体(intragranular acicular ferrite,IAF)对低碳微合金高强度管线钢焊接质量的影响,从IAF的本质、形核机理和长大以及影响其形核的因素等几方面进行了详细分析。研究认为,IAF是一种以非金属夹杂物诱发形核长大的组织,夹杂物种类、夹杂物尺寸、原奥氏体晶粒尺寸和冷却速度是影响其形核的主要因素,低碳微合金高强度管线钢焊缝中的IAF具有显著提高管线钢强度和改善韧性的作用。研究结果以期为高性能管线钢焊接的深入研究及生产实践提供科学指导与参考。     

高钢级管线钢断裂韧性确定方法研究

管线钢管的断裂韧性是进行管道断裂评估的重要参数,而断裂韧性数据的测试较为繁琐。常用的做法是根据管材的冲击韧性与断裂韧性之间的关系式进行估算。利用数理统计方法,基于试验数据样本,建立了X80高钢级管线钢断裂韧性与夏比冲击功之间的经验关系式,并根据统计检验理论,对经验关系式进行了检验。检验结果表明,所建立的经验关系式与样本数据有着高度相关性,与现有的经验公式相比,更适合于X80高钢级管线钢管断裂韧性的确定。     

高Nb X70管线钢焊接连续冷却转变曲线分析

采用焊接热模拟技术测定出首钢研发的X70管线钢焊接连续冷却转变曲线(SH-CCT),获得了X70管线钢焊接粗晶热影响区组织变化规律,组织性能分析表明,首钢生产的X70管线钢淬硬倾向和冷裂纹敏感性较低。