邯钢厚规格X80管线钢的研发与应用

邯钢采用低C、高Mn、Nb+Ti微合金化以及控制组织的Mo合金化的成分设计;低P、低S、控制夹杂物形态的纯净钢冶炼技术和控轧控冷的热机械处理技术,研制开发了规格为1 550 mm×18.4 mm的X80管线钢.该管线钢强度适中、低温韧性好、焊接性能和抗动态撕裂能力良好,且整卷性能稳定.用该管线钢制成的φ1 219 mm...     

高强度管线钢及其焊管的性能研究

目前X80级管线钢管已在大口径输送管线中得到应用,使得对进一步提高管线钢强度(X100—X120级)的需求也更迫切了。使用高强度管线钢目的是拟通过提高管道的输送压力来提高其输送效率和降低铺设管线费用。为将这两点期望变为现实,高强度管线钢管及其焊接热影响区(HAZ)应具备良好的低温韧性和现场焊接(环焊)性能,所以,必须综合应用合理的合金成分设计,超纯净冶炼,控轧、控冷(TMCP)等工艺,改善焊接热影响区工艺等多方面的技术和措施,以得到同时具备高强度、良好的低温韧性和现场焊接性能的管线钢。     

碳当量对油气输送管道环焊缝热影响区韧性的影响规律

针对高钢级油气长输管道环焊接头热影响区韧性波动的问题,通过热模拟试验机、金相显微镜、扫描电子显微镜、维氏硬度计以及夏比冲击试验机对试验钢的组织及力学性能进行测试,对比分析了不同碳当量的高钢级管线钢一次粗晶区经不同峰值温度二次热循环后组织和低温韧性的变化规律。结果表明,经二次热循环后,在环焊接头热影响区会出现脆化区,且即使母材韧性处于较高水平,在经历多次热循环后,其低温韧性也有可能减小,通过冶金成分的优化设计可以减小低韧性组织所占比例,从而提高焊缝热影响区的低温韧性;不同试验钢在不同温度下的组织形貌差异表明,粗大的粒状贝氏体组织和大量大颗粒的M/A组元是导致韧性下降的根本原因。通过研究X80钢级管线钢在不同热影响作用后组织及低温韧性的影响,为适用于全自动环焊的高韧性X80管线钢的开发及应用提供理论支持。     

X80级管线钢焊接热影响区不同区域的韧性分布

研究了X80级管线钢焊接热影响区不同区域的韧性分布.结果表明, X80级管线钢在焊接过程中形成的热影响区由不同温度下形成的梯度组织组成.焊接加热温度为1 300 ℃时所形成的粗晶区韧性最低,是受焊区的薄弱环节.950 ℃以下的焊接热过程,对管线钢的韧性没有大的损害.引起热影响区性能恶化的主要原因是高温引起的晶粒长大以及由于晶粒粗大而引起上贝氏体等非平衡低温转变产物的增多.     

俄罗斯高强度管线钢焊接接头热影响区组织及性能研究

通过建立模拟焊接热循环的热力学和动力学(ТКД)模型,研究了X80,K70和X90三种强度级别管线钢焊接热影响区(HAZ)奥氏体相变,探讨了最高加热温度和冷却速度对焊接热影响区组织与性能的影响以及硬度与冷却速度的关系。研究结果表明:三种强度管线钢相比,X90钢中Ni,Cu和Mo含量较高,导致奥氏体相变温度降低,从而使组织硬度较高;当冷却速度超过35℃/s时,熔合线附近形成较高硬度的马氏体组织,焊接时X90钢中可能产生冷裂纹;建立焊接热循环的热力学和动力学模型法可用于预测大直径钢管焊接时热影响区不同部位组织的形成情况。     

日本JFE开发的高应变用途超高强度双相管线钢

为开发高可变形性能的高强度管线钢而进行的广泛研究表明,改进可变形性能的关键工艺之一是对钢的双相金相组织的控制。应用TMCP工艺可以生产铁素体-贝氏体双相金相组织的钢板。具体是,在低C无B钢经控轧及超强加速冷却后,能形成铁素体金相组织,强度最高可达X120级别。为了提高钢板的夏比冲击功性能,在加速冷却后还应用了HOP（在线热处理工艺）工艺。通过控制双相金相组织,进行了X120高应变管线钢的试生产,并简述了X120级管线钢的金相组织和性能。     

低碳贝氏体型厚壁X70管线钢低温韧性研究

以洁净钢冶炼控制技术、特厚板坯及优化的TMCP工艺为基础,通过对3种不同的成分体系进行对比,研究了不同成分体系对25 mm 厚X70管线钢低温韧性的影响,确定了以低C-Mo-Ni复合成分生产贝氏体型厚壁管线钢的思路。以此为指导,进行了准1219 mm ×30.2 mm规格 X70管线钢管工业化生产,制管后强韧性能较钢板小幅上升,焊缝及热影响区组织接近母材,具有良好的焊接性能。     

焊接预热温度对X80级管线钢组织性能的影响

通过焊接热模拟试验和冲击韧性试验,研究了不同预热温度对X80级管线钢组织性能的影响.结果表明,当焊接热输入为10 kJ/cm时,随着预热温度的增加,X80钢粗晶热影响区韧性有所增加;当焊接热输入为20 kJ/cm时,预热温度对韧性没有明显的改善;当预热温度超过150 ℃,已开始出现对韧性构成损害的块状铁素体和珠光体组织.     

X120管线钢焊接热影响区组织与韧性

采用热模拟试验技术,研究了X120管线钢焊接热影响区的组织与性能变化规律,结果表明：在X120钢的焊接热影响区中存在两个脆化区,即焊接粗晶区和两相临界区。粗晶区随焊接热输入的增加,脆化有减弱的趋势。该钢采用低C、高Nb、微Ti复合成分设计,有利于抑制焊接粗晶区原奥氏体晶粒长大,但高的合金含量及B的添加增加了钢的淬透性,导致了粗晶区韧性的降低。沿原奥氏体晶粒形成的岛状组织是导致两相区韧性降低的主要原因。     

深海用X70高强度厚壁管线钢及焊管的开发

为了保证深海油气管线钢管的可靠运行,针对深海用管线钢及钢管性能的要求,通过采用低C、Nb、Ti微合金化和复合添加Ni、Mo等合金元素的成分设计和合理的管线钢热机械控制工艺(TMCP),开发出具有高强度、强低温韧性及良好焊接性能的X70钢级壁厚40.5 mm高强度深海用管线钢和小径厚比(D/t)的Φ762 mm×40.5 mm管线钢管。试验检测结果表明,钢管的强度、韧性、硬度等性能满足相关技术指标要求,具有良好的塑性变形能力和低温韧性。     

螺旋焊管用X100热轧卷板的研制

高压长输管线运输效率的提高,使高强度、优良低温韧性的高级别石油管线钢在管线建设中越来越受到青睐.本溪钢铁(集团)公司(简称本钢)在2300机组热轧生产线上试验出15.3 mm厚螺旋焊管用X100管线钢,其-20℃冲击功达到300 J以上,制管结果显示:φ1 219 mm × 15.3 mm螺旋焊管用X100钢不仅抗疲劳...     

海底管线用钢的开发和应用

海洋环境的恶劣对海底管线用钢提出较陆地管线更加严格的质量要求.宝钢开发以热连轧方式生产用于制造直缝埋弧焊管的海底管线用X65级管线钢板,其产品具有高强度、高韧性和良好的焊接性等综合性能.与陆地管线相比,不仅使焊管横向性能满足X65级管线管的强度和韧性要求,而且焊管纵向性能也满足DNV-OS-F101海底管线用钢的性能要求,可保证海底管线施工和运营的安全.上海宝山钢铁股份有限公司开发的海底管线用钢已成功地应用于我国南海"番禺-惠州天然气海底管线".     

高强度X100管线钢自动焊接技术研究

为了获得X100高强度管线钢管环焊缝焊接接头的各项性能,在对X100高强度管线钢化学成分、力学性能分析的基础上,结合选定的焊接工艺方案,对该管线钢管环焊缝焊接接头的强度、冲击韧性、硬度、断裂韧性（CTOD）和抗氢致开裂（HIC）等进行了试验分析。结果表明,X100高强度管线钢具有良好的焊接性能,焊接接头的各项性能指标均满足管道运行安全要求,所选用的焊接材料、焊接方法和工艺参数可用于该管材的现场焊接。     

西气东输二线用高Nb X80级管线钢宽厚板的开发

介绍了宝钢高Nb成分X80级直缝埋弧焊管用管线钢厚板的开发目标和设计思想,论述了开发的X80级钢板和直缝埋弧焊管的工业化试制情况,重点分析了X80级钢板和直缝埋弧焊管的理化性能。分析结果表明,试制钢板具有超低的C含量、较高的Mn和Nb含量,且显微组织细小,具有较高的强度、韧性及良好的焊接性,试制钢板和钢管均满足《西气东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术条件》要求。     

X80级管线钢热加工敏感性研究

采用热模拟技术研究了不同化学成分的X80级管线钢对热加工的敏感性,以及不同加热温度对X80级管线钢的性能及金相组织的影响。试验结果表明,不同化学成分的X80级管线钢对热加工的敏感性不同。经过加热后,X80级管线钢的强度均有下降,特别是屈服强度值下降幅度较大;当加热温度为900-1 000℃时,屈服强度较低,但随着加热温度的升高,屈服强度和抗拉强度逐步增大;当加热温度达1 050℃以上时,强度值较高。随着加热温度的上升,材料金相组织的晶粒尺寸均呈增大的趋势,但增大幅度不同;当加热温度在1 000-1 050℃时,X80级管线钢的冲击韧性良好。综合组织特征的变化与材料的力学性能结果,当材料的淬火系数Di在1.1-1.3时,X80级管线钢对加热温度的敏感性较小;加热温度在1 000-1 050℃时,X80级管线钢的金相组织与力学性能较好。     

1Cr低合金管线钢焊接接头组织和性能研究

采用TIG焊对1Cr低合金管线钢进行了焊接,研究了焊接接头的显微组织、力学性能和耐蚀性,探讨了1Cr低合金钢的焊接性能。结果表明,以铁素体组织为主要特征的母材和热影响区具有较好的冲击韧性,冲击吸收功较高;以粒状贝氏体组织为主的焊缝区,韧性较母材和热影响区稍差。焊接接头的最高硬度为250HV,出现在熔合线附近,整体硬度适中。在管线钢中加入1％Cr未明显降低接头热影响区韧性或提高硬度,表明1Cr低合金管线钢具有较好的焊接性。     

X90钢级大直径螺旋埋弧焊管的研制

为了响应管道建设向高强度、高压力的发展趋势,采用低C、高Mn和Mo-Cr-Ni-Cu-Nb-Ti合金设计体系和控轧控冷技术,开发出以粒状贝氏体为主,辅之少量板条状贝氏体铁素体的X90管线钢。通过对低应力成型技术及焊接技术等制管工艺的研究,成功开发出X90钢级Φ1 219 mm×16.3 mm超高强度螺旋埋弧焊管。按照标准对该产品进行了组批性能检测,结果显示,钢管管体横向屈服强度625~740 MPa,抗拉强度715~835 MPa,焊缝抗拉强度770~825 MPa;焊接接头最大硬度小于270HV10;-10 ℃下管体横向平均冲击功大于340 J,热影响区平均冲击功大于197 J,焊缝平均冲击功大于133 J;0 ℃下管体横向DWTT剪切面积均为100%。结果表明,开发的钢管具有优异的强度、塑性及韧性匹配,焊接性能良好。     

焊接热循环对高Nb X70级管线钢热影响区组织和韧性的影响

采用热模拟技术和显微分析技术,研究了焊接热循环对高Nb X70级管线钢热影响区组织和韧性的影响.结果表明:粗晶区是X70级管线钢热影响区中韧性较差的区域,粗晶区韧性恶化主要是晶粒粗化以及粒状贝氏体、上贝氏体等非平衡低温转变产物数量增多造成的,且粗晶区的冲击韧性随着t8/5的增加而降低.