采用OHTP生产低成本X80管线钢工艺研究与实践

 钢铁市场进入微利时代,提高企业竞争优势的出路在于科技创新、优化工艺,实现低成本生产品种钢战略。针对上述问题,邯钢结合炼钢和轧钢技术装备能力,采用了低碳、高铌以及较低的Cu、Ni、Mo成分设计,采用优化的HTP(OHTP)工艺生产出大厚壁、低成本的X80高级别管线钢。检测结果表明,采用OHTP工艺生产的X80管线钢显微组织、力学性能、－15℃落锤性能均符合国家标准和用户的要求。同时,采用OHTP轧制工艺生产的X80管线钢具有优良的低温韧性,完全满足西气东输二线项目对大壁厚X80管线钢热轧钢板的技术要求。     

X80级别管线钢热影响区组织与性能研究

对X80级别管线钢进行不同热输入量焊接试验,利用冲击试验、硬度试验检测低温韧性和硬度的变化规律,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)对X80级别管线钢焊接接头的组织进行研究。结果表明:X80级别管线钢焊接热影响区组织由粒状贝氏体、多边形铁素体和块状M-A岛组成;当焊接热输入量45 kJ/cm时,-30℃热影响区粗晶区的冲击功达到100 J以上,焊接热影响区没有出现软化现象,焊接性能优良。     

厚规格X70管线钢落锤撕裂试验性能分析

通过金相显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射技术对不同工业生产轧制工艺下,不同厚度规格、不同轧制压缩比的X70管线钢的显微组织进行分析,对比其原始奥氏体组织差异,研究了压缩比对原始奥氏体组织的影响。结果表明:轧制过程中大压缩比更有利于细化奥氏体晶粒,提高厚规格X70管线钢低温韧性。但由于精轧过程温度较低无法将变形渗透至中心,因此需进一步借助粗轧过程中的低温阶段进行变形渗透。轧后超快冷冷却可以提高该钢种落锤撕裂试验(DWTT)性能,但不足以弥补前期奥氏体晶粒细化不足而带来的DWTT性能波动。     

X80级管线钢的组织和力学性能

对成分(%)为:0.04C,1.87Mn,0.27Mo,0.06Nb,0.006V,0.017Ti的X80级管线钢进行了组织和冲击韧性、强度试验,并与X70级管线钢进行对比。试验结果表明,当X80钢的组织为针状铁素体和细小弥散的贝氏体时,该钢有较好的强韧性,抗拉强度达750 MPa,屈强比接近0.85,高于X70级管线钢。     

首钢大壁厚X80站场用钢的研制

根据西气东输二线站场用钢的技术条件,首钢通过合理的成分设计和严格的控轧控冷工艺,成功开发出了具有良好低温韧性的大壁厚X80站场用钢热轧钢板。产品组织形态以针状铁素体为主,具有高强度、高韧性、低屈强比和良好的低温止裂韧性,产品制成的直缝埋弧焊钢管应用于西气东输二线站场工程。     

44 mm厚高韧性抗HIC管线钢板X52MS的研制

介绍了生产44 mm厚高韧性抗HIC管线钢板X52MS的技术要求,叙述了兴澄特钢生产工工艺的设计思路和控制过程.结果 表明,兴澄特钢生产的44 mm厚X52MS钢板纯净度高、综合性能优良,具有良好的低温韧性和耐腐蚀性能.     

试样减薄对大壁厚X80级管线钢落锤性能的影响

采用金相显微镜和扫描电镜对30.8 mm大壁厚X80管线钢不同减薄方式下DWTT试样截面微观组织和试验断口进行了分析,目的是研究减薄方式对大壁厚管线钢DWTT性能的影响。结果表明,随着试验温度的降低,单边减薄的DWTT性能优于双边减薄,而且双边减薄试样从表面至心部,贝氏体体积分数逐渐降低,多边形铁素体体积分数逐渐升高,晶粒尺寸变大,MA岛由细小的颗粒状变为尺寸较大的链状,且心部伴随着严重的偏析和夹杂。而单边减薄试样从表面至心部组织整体变化不大;裂纹优先沿着消耗能量最低的部位开裂,所以双边减薄试样心部出现比单边减薄试样严重的解理和逆解理断裂。     

试样减薄对大壁厚X80级管线钢落锤性能的影响

摘要：采用金相显微镜和扫描电镜对30.8mm大壁厚X80管线钢不同减薄方式下DWTT试样截面微观组织和试验断口进行了分析，目的是研究减薄方式对大壁厚管线钢DWTT性能的影响。结果表明，随着试验温度的降低，单边减薄的DWTT性能优于双边减薄，而且双边减薄试样从表面至心部，贝氏体体积分数逐渐降低，多边形铁素体体积分数逐渐升高，晶粒尺寸变大，MA岛由细小的颗粒状变为尺寸较大的链状，且心部伴随着严重的偏析和夹杂。而单边减薄试样从表面至心部组织整体变化不大；裂纹优先沿着消耗能量最低的部位开裂，所以双边减薄试样心部出现比单边减薄试样严重的解理和逆解理断裂。     

加热温度对X80M管线钢性能和组织的影响

研究了不同加热温度对厚壁X80M管线钢原始奥氏体晶粒、组织、析出相及力学性能的影响。结果表明,加热温度对厚规格X80M管线钢的落锤性能影响较大。随着加热温度逐渐升高,奥氏体晶粒不断粗化,当加热温度≤1 210℃时,原始奥氏体晶粒细小,奥氏体晶粒的平均尺寸为35μm。原始奥氏体晶粒越细小,在后续轧制和冷却过程中越能促进针状铁素体和粒状贝氏体的形核,即显著改善钢板的低温韧性。此外,加热温度越高,铸坯中合金元素的固溶量越多,能促进20 nm以下的NbC析出相的形成,但会导致晶粒粗化和组织中针状铁素体及粒状贝氏体比例减少。因此,控制加热温度在1 210℃以下,保证针状铁素体（AF）和粒状贝氏体（GB）比例在60%以上时,可显著改善厚规格X80M管线钢的落锤性能。     

X80宽厚板机械性能与组织形态

根据西气东输二线X80宽厚板的技术条件和首钢4300mm轧机生产线的特点,开发了具有良好低温韧性的X80宽厚板。并对开发的22mm厚X80宽厚板的成分设计、工艺特点和控轧控冷工艺进行了详细介绍,并对开发的X80宽厚板及用其制造的钢管也进行了相关的机械性能检验．结果表明：首钢开发的22mm厚X80宽厚板以针状铁素体组织形态为主,其强度和韧性较高,完全满足西气东输二线X80宽厚板的标准要求。     

大变形X80管线钢的应变时效

大变形管线钢是一种管道在通过地质复杂地区(滑坡、地震、冻土等)时,为了降低地层移动对管道可能造成的变形损伤而开发出来的新型管道结构用材料。采用材料显微分析方法和力学性能测试等手段,对一种大变形X80管线钢在应变时效中的脆化规律进行了研究。结果表明,应变时效使试验钢产生脆化。随着应变时效温度的升高,强度和硬度增加,塑性和韧性下降。应变时效脆化形成的机制是管线钢间隙原子与位错的交互作用。与普通X80钢相比,大变形X80钢的应变时效倾向较小,这是因为双相组织中铁素体固溶的碳、氮原子少,位错密度低。     

大变形X80管线钢的应变时效简

 大变形管线钢是一种管道在通过地质复杂地区(滑坡、地震、冻土等)时,为了降低地层移动对管道可能造成的变形损伤而开发出来的新型管道结构用材料。采用材料显微分析方法和力学性能测试等手段,对一种大变形X80管线钢在应变时效中的脆化规律进行了研究。结果表明,应变时效使试验钢产生脆化。随着应变时效温度的升高,强度和硬度增加,塑性和韧性下降。应变时效脆化形成的机制是管线钢间隙原子与位错的交互作用。与普通X80钢相比,大变形X80钢的应变时效倾向较小,这是因为双相组织中铁素体固溶的碳、氮原子少,位错密度低。     

X80管线钢埋弧焊丝用盘条的研制

以包钢X80管线钢成分、组织、性能为研究基础,结合制管过程使用的焊接工艺和焊缝组织、性能特点,自主研发设计了一种高强、高韧的X80管线钢埋弧焊丝用BGX80盘条,并利用CCT曲线、拉伸试验以及金相检验等手段分析研究了其组织和力学性能变化规律.结果表明,包钢摩根生产线采用X80管线钢埋弧焊丝用钢盘条控制轧制技术与延迟缓冷技术,保证了盘条的强度和韧性.     

热连轧生产厚规格X80管线钢的静态再结晶行为及工艺优化

通过双道次压缩实验对首钢迁安公司2160热连轧生产的厚规格X80管线钢形变奥氏体静态再结晶行为进行了研究,依据实验规律对生产工艺进行了改进与优化.通过力学拉伸、冲击及落锤实验,对改进工艺后生产的X80钢的综合性能进行了检测,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对X80钢卷显微组织进行了观察分析.结果表明:变形温度是影响奥氏体静态再结晶行为的主要因素;微合金碳氮化物的析出抑制了再结晶的进行,使软化率曲线出现了平台;利用实验结果回归计算出了X80管线钢的静态再结晶激活能为380kJ·mol-1,并根据文献研究讨论了结果的合理性.通过工艺改进与优化,所生产X80钢卷的显微组织细小均匀,呈现典型的针状铁素体特征;析出相中主要包含复合的(Ti,Nb)(C,N)以及单个的NbC;X80钢卷棒状试样的拉伸性能较相关标准均有较大富余量,尤其在冲击、落锤性能方面表现出了良好的低温韧性.     

具有优异低温韧性的API X80级别电阻焊接管线钢

介绍X80电阻焊接(ERW)管线钢的本质和特点。厚壁高强管线钢将越来越多地用于高压管线,以提高天然气和石油的输送效率,为了提高X80热轧板卷的材料性能,研究了显微组织、化学成分对强度和韧性的影响。基于此结果,采用热机械控轧工艺(TMCP)技术开发了具有细小析出物和非粗大珠光体或马氏体的超低碳贝氏体铁素体钢,获得了低温用途基材和焊缝性能的良好平衡。     

高等级管线钢的发展现状

回顾总结了近年来国际上高等级管线钢的发展.现代管线钢向高强度、大厚度、抗应变和抗HIC方向发展.为降低长距离天然气管线的建设成本,开发了X100和X120超高强度管线管,并进行了X100和X120管线试验段建设,取得了显著的进展.开发了以双相显微组织为特征的满足"基于应变设计"的抗大应变高强度管线钢,强度等级从X65至X100,可应用于冻土带、地震区和水土流失区域的管线建设.海底管线用钢和抗HIC管线管的强度等级已从以往的X65提高到X70,X70管线管的最大壁厚可达34.1 mm,并已批量在工程中应用.新型的HTP高强度管线钢采用超低碳高铌含铬的成分设计,具有十分优良的性能,用铬替代钼可显著地降低成本,生产的X80管线管已应用于美国第一条X80管线.     

40mm以上厚度X80级管线钢板的研究与开发

兴澄特钢在前期成功研发33 mm厚度X80级管线钢板的基础上,利用多年的技术积累,通过成分和工艺设计,成功开发出厚度40 mm以上X80级管线钢板,应用于Φ1 219 mm规格管道工程,X80级管线钢板的-10℃全厚度低温落锤撕裂剪切面积率达到85%以上,且钢板沿厚度方向依然具有较均匀的组织和性能,满足客户各项性能要求。     

Nb含量及成品厚度对X65 M管线钢性能的影响

文章以包钢生产X65M管线钢为研究对象,讨论了不同Nb含量、成品厚度与取样方向对X65M管线钢卷板力学性能的影响,数据分析得出,化学元素Nb能够有效细化X65M管线钢卷板晶粒,相同热轧工艺下,成品厚度越薄X65M管线钢卷板低温韧性越好,横向取样机械性能明显高于30°方向取样机械性能。这将为包钢的实际生产和产品验收提供可靠的理论依据。     

热轧条件下Nb-Mo及Nb微合金化X100管线钢的组织特征及力学行为

采用实验室热轧、显微分析及力学性能检测手段,对Nb-Mo及Nb微合金化X100管线钢在不同工艺条件下的组织特征及力学行为的变化规律进行了研究.分析结果表明:工艺参数对Nb-Mo复合成分试验钢影响较大,控轧控冷工艺条件下Nb-Mo及Nb微合金化X100管线钢力学性能均能达到API 5L中X100管线钢要求,但Nb-Mo复合成分力学性能富余量较大,性能较优.随冷却速度的增加及终冷温度的降低,试验钢强度增加,韧性及塑性恶化.板条马氏体与贝氏体复相组织较板条马氏体可大大提高试验钢的塑性及低温冲击韧性.     

马钢2250热连轧生产厚壁X80管线钢

 对马钢2250热连轧生产的X80管线钢的力学性能、显微组织、析出物及制作的螺旋焊管质量进行了分析研究。结果表明：马钢生产的厚18.4 mm X80管线钢力学性能优良,平均屈服、抗拉强度分别为575 MPa和660 MPa,-20 ℃平均冲击功为295 J,-15 ℃DWTT平均剪切面积为98%。马钢X80管线钢为针状铁素体组织,晶粒细小,析出物呈弥散分布。制造的管体满足西气东输二线标准对X80管线钢的质量要求,产品质量优良。