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。     

高钢级管线钢显微组织的演变

随着管线钢强韧性的提高,其对应组织的演变为铁素体-珠光体型(X65级)、针状铁素体型(X80级)、粒状贝氏体-铁素体型(X100级)和下贝氏体型(X120级)组织.晶粒细化和弥散的第2相亦是提高管线钢强韧性的重要手段,通常通过钢的成分优化和提高控制轧制工艺的冷却速度改善管线钢的组织.     

X80管线钢的生产实践

采用窄成分范围控制,根据规格性能要求,调整微合金元素加入量,降低X80管线钢的原料成本。改进保护浇注效果,恒拉速浇注,使用动态轻压下和大倒角结晶器,提高连铸坯表面和内部质量,提高连浇炉数,降低X80管线钢的生产成本。采用热送热装技术,降低能源消耗,提高生产节奏,实现X80管线钢高效低成本生产。     

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。     

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.     

大壁厚X80管线钢的低温韧性研究

介绍了大壁厚X80管线钢的成分设计和生产工艺。分析表明,大壁厚X80管线钢热轧钢板的组织形态以针状铁素体＋少量微细M—A为主。同时进行了大壁厚X80管线钢的夏比冲击试验和落锤撕裂试验的低温韧-脆转变曲线,并对大壁厚X80管线钢的低温韧性进行了研究。结果表明,强化粗轧阶段的最后2个道次变形率对提高大壁厚X80管线钢低温韧性有重要作用。     

首钢京唐热轧部成功轧制出低合金X80管线钢

正1月10日,首钢京唐热轧作业部成功轧制出低合金X80管线钢,为提高公司品种钢生产水平和市场竞争力奠定了基础。热轧作业部为做好低合金X80管线钢的轧制工作,审查了低合金X80管线钢的轧制工艺技术和     

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.     

高级别X80/X100管线钢的包辛格效应

利用单轴压缩-拉伸试验研究了炉卷轧机生产X80/X100管线钢不同变形情况下的包辛格效应.结果表明:随着预压缩变形量的增大,包辛格效应绝对值增大,X100管线钢的包辛格效应在1.5%的预压缩变形量下达到饱和;包辛格效应绝对值随着板卷强度的提高而上升;在试验范围内,X80、X100管线钢分别表现出了瞬时软化和永久软化.分析X80/X100管线钢的化学成分与显微组织特点,认为管线钢组织中的软、硬相(如M/A岛)的强度差、硬相的体积分数以及初始组织中的位错密度是不同包辛格现象的关键因素.     

稀土对X80管线钢显微组织和力学性能的影响

应用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)研究了铈对X80管线钢显微组织、夹杂物以及力学性能的影响。结果表明,稀土元素改善了X80管线钢显微组织,使铁素体趋于针状铁素体;改变了夹杂物的形貌和大小,使夹杂物球化;加微量稀土元素铈使抗拉强度提高了9%,试样断口韧窝更加均匀,韧窝中出现了细小的稀土复合夹杂物。     

Analysis of Microstructure and Orientation in X80 Line Pipe Steels

Microstructures in X80 line pipe were classified by SEM analysis.The experimental results showed that the microstructures in X 80 line pipe steels were complicated consisting of polygonal ferrite,bainite and acicular ferrite.Orientation relation within acicular ferrite was investigated systematically by means of EBSD-OIM.The sub-structures were observed maximum in acicular ferrite which gives high strength and high toughness to line pipe steels.The K-S orientation relation was generally observed between acicular ferrite and austenite during phase transformation.The low energy CSL boundary characterized by Σ3 orientation relation according to Brandon criterion appeared with higher probability,which was benefit to improve the mechanical properties of line pipe steels.The orientations or texture of initial austenite grains could be deduced based on the Σ3 orientation relationship of acicular ferrite variants.     

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.     

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。     

包钢22 mm X80 管线钢热轧卷板研制

文章介绍了在包钢2 250 mm热连轧生产线试制的22 mm X80管线钢热轧板卷的生产情况。通过采用低碳、高w[Mn+Nb]、w[Mo+Cr+Cu]的合金化成分设计,应用包钢纯净钢冶炼技术,差异化加热技术、恒速轧制技术和高效加密层流冷却控制技术,生产出具有针状铁素体的高强度高韧性X80管线钢热轧卷板。板卷的强度和韧性指标达到要求。     

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.     

X80管线钢板的开发研究

利用MMS-200热模拟机研究了X80管线钢的相变规律,采用热膨胀法及金相组织分析手段,建立了连续冷却转变曲线,分析了工艺参数对组织的影响规律。试验结果表明,当冷却速率在5～20℃/s时,可以获得需要的针状铁素体组织。根据相变规律,在济钢4 300 mm宽厚板轧机成功开发了壁厚22 mm高强度、高韧性X80管线钢板。检验结果表明,试验钢板的各项性能指标均满足西气东输二线的技术要求。     

高钢级管线钢的组织特征和强韧性

背散射(EBSD)和扫描(SEM)电子显微镜及力学性能试验表明,微合金化X70、X80和X100管线钢的组织由针状铁素体、粒状贝氏体和少量下贝氏体组成;随钢的有效晶粒尺寸降低、贝氏体含量增加以及组织均匀性提高,高钢级管线钢的强韧性明显增加。     

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。     

X80钢焊缝再热后的组织与性能

针对西气东输二线X80高强度高韧性厚壁管线钢管双面埋弧焊接工艺特点,采用Gleeble1500热模拟试验和实物焊接试验,研究分析了内焊缝(一次焊缝)受到外焊(二次焊接)热循环后组织与性能变化情况。通过SEM、光学显微镜等进行了微观组织分析并做力学性能测试。结果表明,一次焊缝受到二次焊接热循环峰值温度在(α+γ)两相区范围时发生脆化,韧性降低22%;而一次焊缝在外焊二次热输入为20 kJ/cm时,冲击韧性最好;二次焊接在一次焊缝中形成了焊接临界粗晶区(WICHAZ),呈现粗大的条状铁素体,板条间为排列成行M-A组元或渗碳体,硬度由212HV5迅速增加到261HV5,韧性也随之变差。     

铬对抗大变形管线钢组织和性能的影响

研究了铬元素对X80抗大变形管线钢的微观结构和力学性能的影响。采用准静态拉伸试验,对其屈服强度、抗拉强度和伸长率进行测试;采用热膨胀法,在Gleeble-1500热模拟机上测定了两种试验钢的动态CCT曲线。结果表明:铬元素的添加降低了碳的活度,显著抑制了先共析铁素体的形成,提高了贝氏体转变温度,使钢的抗拉强度提高约40 MPa,屈服强度基本不变,但使伸长率由19%降低到15%,-20℃冲击功由92 J降低到52 J。