高级别管线钢X80～X120的研发与应用

通过管线长距离运输天然气、石油是能源运输的主要方式之一。出于降低成本的需要，天然气输送管线的工作压力不断提高，这就要求应用X80-X120更高级别管线钢。根据有关的文献资料，系统整理并介绍了高级别管线钢的性能指标、成分设计以及生产应用中的热点问题，并讨论了未来中国天然气管线所采用高级别钢的可能选择。     

新一轮天然气管线建设的特点

<正>新一轮干线天然气管线建设将具有输送距离长,采用更高工作压力和大管径输送的特点。当前国际上新一轮巨型天然气长输管道、单管输气量将达到450亿~500亿m3/a的水平。干线一般采用X80钢级。一个具有代表性的项目是正在建设的俄罗斯巴甫年科沃———乌恰天然气管道。管线长度1100km,采用1420mm管径和K65(类似于X80)钢级,输送压力11.8MPa,单管设计输气量约500亿m3/a,计划于2012年三季度进行系统调试。     

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。     

厚壁X65Q钢级管线用无缝钢管的研制

采用微合金化技术,以低C含Mn钢为基础,设计出壁厚大于25 mm X65Q钢级管线用无缝钢管的化学成分,并通过实验室研究确定出最佳热处理工艺。试验结果表明,采用“910℃淬火+670℃回火”热处理工艺时,材料的强度及低温冲击韧性匹配良好,钢中的显微组织主要为贝氏体+少量回火索氏体,晶粒度为8.5级;工业化批量生产检验,材料在-30℃低温冲击功达120 J以上,材料的屈服强度有近80 MPa富余量。设计的钢种可用于壁厚大于25 mm的X65Q及以上钢级管线管生产,满足用户相关性能指标要求。     

高强度高韧性X80管线钢的研制与应用

由于长距离高压油气输送的需要,高强度高韧性管线用钢得到迅速发展.宝钢在完成"西气东输"工程用X70管线钢后,进行了更高强度级别X80管线钢的研制.现就宝钢X80管线铜的研制和应用情况,X80管线钢的成分、工艺、组织、性能和制成φ1 016×15.3 mm螺旋焊管性能进行论述.合理的成分配合最佳的控轧控冷工艺,是X80管线钢获得具有针状铁素体微观组织和高的冲击韧性、优良的低温抗动态撕裂能力的关键.     

1780热连轧线生产X70级管线钢工艺简介

制造石油、天然气集输和长输管或建材浆体输送管等用的中厚板和带卷称为管线用钢（steelforpipeline）。目前，管线钢主要用于加工制造油气管线。油气管网是连接资源区和市场区的最便捷、最安全的通道，同时，管道输送是长距离输送石油、天然气最经济、合理的运输方式。     

基于应变设计用X80大应变UOE钢管的研发

在地质灾害多发地区,基于应变的管道设计对管线管提出了大应变的性能要求。通过实验室研究了不同组织类型对管线钢大应变性能的影响,发现多边形铁素体+贝氏体的组织具有很好的大应变性能和其他性能的匹配。更进一步研究了双相比例、组织形态等对大应变性能的具体影响,以及轧钢工艺参数对双相组织的影响。基于该组织设计及实验室研究,宝钢进行了Ф 1 219×26.4 mm厚壁X80大应变UOE管线管的试生产。试制钢管性能良好,能够满足西三线X80大应变管线管的技术要求。     

低温高压服役用特宽幅X80M管线钢工业开发

根据中俄东线油气管道Φ1422 mm特宽幅X80M管线钢制管要求和5300 mm宽厚板生产线工艺装备特点,通过低温用特宽、特厚钢板的合金设计、微观组织细化、TMCP精细调控等技术,成功开发了低温超大输量管道用钢的成套工业化制造技术。得到了晶粒均匀细小的针状铁素体组织,管线产品具有较高的强度与良好的低温韧性。     

高温轧制工艺（HTP）在高强度油气输送管线钢生产中的应用

近10年来油气输送管线的高运行压力，使得市场对具有良好低温韧性的X70、X80高强度管线钢的需求越来越大。当今要求在系列温度范围具有良好韧性的API X70管线项目的含金设计方法通常有两种：一种是获得铁素体／珠光体金相组织的低碳加锰低舍金高强度钢化学成分设计；一种是获得铁素体／针状铁素体金相组织的低碳加锰加钼的低合金高强度钢化学成分设计。当今要求在系列温度范围具有较高韧性的API X80管线项目的合金设计方法通常是低碳加锰加钼以获得传统的铁素体／针状铁素体组织。这种合金设计方法是生产高强度高韧性油气输送管线钢的通用方法，这在很多文献中也有过描述。近来，一种采用有利于形成铁素体／针状铁素体组织的低碳加锰加高铌的合金设计方法已经成功应用于一条API X80管线项目。该成分设计之所以独特在于它采用合金设计的轧制温度比传统的低碳加锰加钼的合金设计的轧制温度高，同时又能满足API X70或X80管线项目对钢管强度和韧性的要求。此外，不加钼就能获得理想的金相组织、强度和韧性，这对保证钢管母材、热影响区和焊缝的硬度低于260 Hv10也是很有利的。该合金设计能在较高温度轧制对提高产量和减小生产中轧机的制约（轧机栽荷问题，板形问题等）有利，这是需要在较低温度轧制的传统的低碳加锰加钼的合金设计方法所不能比的。该论文阐述了世界上第一条采用低碳加锰只加铌的合金设计和高温轧制工艺（HTP）的API X80输气管线的开发和生产情况。     

Development and application of Baosteel X80 large diameter UOE longitudinal submerged arc welded pipes

With the increase in energy demand,the demand for oil and gas transmission pipes,particularly high-grade longitudinal submerged arc welded pipes (LSAWs),have been growing in recent years.The construction of the 2nd West-East natural gas transmission pipeline project shows that the oil and gas pipeline construction has entered a new phase of development with X80 pipes being applied in large scales for the first time in China.This paper briefly introduces the 2nd West-East natural gas transmission pipeline project and its main technical requirements with the focus on the features of API standard 5L X80 grade  1219 mm series of U-ing-O-ing-Expanding (UOE) LSAW pipes,which Baosteel developed with the integrated technology for the 2nd West-East natural gas transmission pipeline project.The analysis shows the extra-low carbon content,the high contents of manganese and niobium,the fine microstructure,the high strength,the toughness and the good weldability of X80 pipes meet the requirements of "the technical specification of LSAW linepipes for the 2nd West-East natural gas transmission pipeline project in China".By the end of June 2010,Baosteel had totally produced 322000 t of  1219 mm X80 UOE steel pipes,which have been successfully used in the 2nd West-East natural gas transmission pipeline project,thus filling the gap of the production of large diameter X80 UOE LSAW pipes in China.     

太钢2250mm热连轧X80管线钢的生产实践

本文论述了太钢2250mm热连轧开发西气东输二线工程用X80管线钢过程中的主要技术难点、工艺 技术改进、质量改善工作;经过努力大大提升了主要性能指标、一次检验性能合格率及实物质量;满足了 用户的使用要求,太钢X80管线钢产品综合指标达到了国际一流水平。     

Development and Application of High Performance X80 Line Pipe for the 2^nd West-East Gas Pipeline

It is the development tendency of gas pipeline to improve strength of line pipe and transmission pressure, which is an important symbol of the progress of gas pipeline technology. The 2nd West-East Gas Pipeline (the 2 nd WEGP) is the largest-scale X80 high pressure gas pipeline project in the world. Through the joint development project by Pipeline Company, research institute, and steel company, a series of achievements of technology have been obtained, which makes it possible to apply pressure of 12 MPa and X80 LSAW and HSAW pipe for the 2 nd WEGP. Specifications of X80 steel and pipe have been issued based on API 5L. High performance X80 steel and pipe have been developed and meets the Specification. General design conception of applying HSAW pipe and LSAW pipe on gas transmission trunk line with large diameter and high pressure has been established. Failure control of the 2 nd WEGP has been carried out to avoid failure and reduce the lost which based on analysis of pipeline failure mode. In this paper, research and development of high performance X80 welded pipe, establishment of technical route of joint application of HSAW and LSAW steel pipe and key technology of failure control are emphatically discussed.     

X80管线钢在长输管道中的应用及展望

随着长输管道输送压力的提高和对输送效率的要求,X80管线钢在天然气长输管道中的使用逐渐规模化。化学成分作为钢材的“基因”,分析其演变过程并确定合适的目标成分是解决制造、焊接等问题的关键。煤制气输送管道目前没有X80管线钢的工程应用,为了满足中石化在建新疆煤制气外输管道工程的需求,需要加强煤制气管道用X80管线钢的研究。     

厚规格X70管线钢板的研发

简要介绍了安钢针对板坯较薄的情况,采用低碳-锰-铌-钼成分体系、独特的控制轧制工艺和控制冷却工艺在150 t转炉-3 500 mm炉卷轧机生产线成功研发21 mm厚度的X70管线钢,其金相组织和各项性能均优于西气东输二线用X70钢板的技术要求。     

天然气输送管件三通用X90钢板的开发

在中石油计划建设西气东输三线X90/X100管线钢试验段背景下,舞钢成功开发天然气输送管件三通用X90钢板,钢板由中油管道局机械制造厂制作成三通并经西安管材所检验,各项性能指标均符合X90管线钢三通的要求。     

天铁X70管线钢的研制开发

介绍了天铁热轧板公司X70管线钢的研制开发过程,阐述了微合金化的成分设计、控轧控冷工艺对钢的微观组织及力学性能的影响。实验表明天铁热轧生产的X70管线钢具有优良的微观组织、稳定的力学性能,良好的低温冲击韧性及优异的焊接性能,满足了西气东输二线输气管道工程用X70热轧板卷技术要求。     

宝钢管线钢炼钢生产技术进步

宝钢自20世纪90年代初开始批量生产管线钢以来,已经生产了API-X42～X80、抗硫化氢X52～X65等钢级管线钢合计超过400万t,并于2006年成功试制了X100和X120厚板管线钢。管线钢板卷已经用于塔里木盆地输油管线、苏丹管线、西气东输管线、中俄管线等国内外输油、输气重点工程。在十多年的生产中,炼钢通过改进装备、集成一贯工艺技术以及现场操作管理技术的进步,在管线钢的纯净度控制、铸坯成分均一化控制以及表面缺陷改善等方面取得明显进步,实物[P]达到50×10^-4％,[S]达到12×10^-4％。     

2250热连轧生产高级别管线钢的工艺控制与组织性能

本文以X80管线钢为例,对2250热连轧生产高级别管线钢的成分设计及工艺控制进行了阐述。对生产的X80级高级别管线钢的力学性能、显微组织、析出物进行了分析研究。结果表明：2250热连轧生产的厚度规格为18.4mm的X80高级别管线钢力学性能优良,平均屈服强度为655MPa,平均抗拉强度为750MPa,屈强比为0.87,-20℃条件下平均冲击功为300J,-15℃条件下DWTT平均纤维断面率为95％。通过对显微组织进行观察发现X80级高级别管线钢的显微组织主要为粒状贝氏体加针状铁素体组织,析出物分布均匀,尺寸约在20nm左右。