大变形管线钢研究进展

与传统管线钢相比,大变形管线钢具有屈强比低、均匀延伸率高、应变强化指数大以及应力应变曲线无屈服平台等性能特征。大变形管线钢独特的性能来源于其软硬相复合的组织结构。日本大变形管线钢已发展到X120级别;我国亦实现了X70、X80级别大变形管线钢的国产化。介绍了大变形管线钢国内外发展概况,对其应用前景进行了展望。     

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。     

抗大变形管线钢的研究进展

总结了国内外抗大变形管线钢的研究进展,介绍了抗大变形管线钢的基本组织特征,详述了通过成分设计以及相变规律研究,制定出优化的控轧控冷工艺,在国内工业化试制出X65级(多边形铁素体+贝氏体铁素体)抗大变形管线钢.     

大壁厚X70管件用管线钢关键技术开发及应用

通过采用低碳、低磷、超低硫及适当微合金化的化学成分设计,结合高洁净度钢冶炼、高质量铸坯生产以及优化后的TMCP过程控制工艺,成功开发出20～35 mm大壁厚X70管件用管线钢,其金相组织为针状铁素体+贝氏体,晶粒细小组织均匀,具有良好的力学性能。     

X80—X100级管线钢的开发

1　前言过去几年 ,不断提出了增加管线钢材强度的要求 ,不断增高强度的同时也需要改进韧性。图 1扼要描述了管线钢材和生产工艺的开发历程。图 1　管线钢的发展历程70年代 ,TMCP控轧工艺代替了热轧和正火。通过 Nb和 V的微合金化和降低 C含量 ,TMCP工艺可以生产上至 X70级的钢板。包括TMCP工艺及紧随其后的快速冷却工艺在内的改进工艺方法于 80年代崭露头角。采用这一工艺 ,只要进一步降低碳含量 ,即能生产更高强度的材料 ,例如 X80级 ( GRS550 ) ,它有很好的野外焊接性能。厚≤ 2 5mm的 F(铁素体 ) - B(贝氏体 )组织的 X80级钢板…     

临界区热处理工艺对X80大变形管线钢力学性能的影响

采用拉伸、夏比冲击、落锤撕裂(DWTT)及SEM等试验方法,研究了临界区热处理工艺生产的X80大变形管线钢微观组织和力学性能.研究结果表明:采用800～860℃保温15 min淬火后,强度可达到X80大变形管线钢要求,并具有优异的变形性能和极佳的低温冲击韧性,-20℃夏比冲击功均值大于240J,夏比冲击剪切面积均值大于90％,-15℃DWTT剪切面积均值大于85％,同时拉伸曲线呈拱顶型.上述工艺参数条件下淬火后,得到铁素体加马氏体双相组织,马氏体体积分数为16.1 ％～18.2％.     

大壁厚耐HIC管线钢X65 MS关键技术开发

采用洁净钢冶炼技术,超低C、低P、低S、低Mn,添加抗腐蚀元素Cu、Ni等,合理的钢水脱硫、脱磷、脱气和钙处理工艺,采用低温加热技术,新型控制奥氏体再结晶+奥氏体未再结晶双轧程控制轧制+超快冷控制工艺等最优化的TMCP过程控制,成功开发出20～30 mm大壁厚耐HIC管线钢X65MS。产品具有良好的综合性能尤其是低温抗动态撕裂性能,微观组织为针状体素体+贝氏体,晶粒细小、组织均匀,且无促进[H]扩散通道的带状组织,耐HIC性能优异。     

高级别管线钢的组织性能及变形抗力模型

以X80管线钢为例,对高级别管线钢的组织性能及变形抗力模型进行了研究.对实验室试制的X80级高级别管线钢的力学性能、显微组织进行了分析研究;利用Gleeble-1500热模拟试验机对高级别管线钢的变形抗力模及其影响因素型进行了研究.结果表明:此次实验室试制的厚度为11 mm的X80高级别管线钢力学性能优良,平均屈服强度为640 MPa,平均抗拉强度为730 MPa,屈强比为0.88,-20℃条件下平均冲击功为320J.通过对试验钢进行显微组织观察发现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.     

管线钢化学成分控制的难点及建议

随着本钢炼钢厂和连轧厂设备改造的完成，本钢已具备冶炼高性能管线钢的条件。本文从高性能管线钢成分控制入手，全面地阐述了管线钢成分控制的难点，并提出具体的建议．     

厚规格管线钢X65的TMCP工艺探讨

研究了不同的轧制工艺和冷却工艺对厚规格管线钢X65的综合性能和组织的影响。结果表明:较高的Ⅱ阶段开轧温度和较快的冷却速度可以使X65得到以针状铁素体和粒状贝氏体为主的组织,钢板的强度和落锤等性能可以满足要求。     

济钢高级别管线钢X70的开发

针对高级别管线钢X70的性能要求,采用低C-Mn-Nb-Mo的化学成分设计和TMCP轧制工艺获得针状铁素体组织的设计思路,结合济钢现有的工艺装备,通过精心操作,试生产出满足标准要求的高级别管线钢X70。     

Microstructure and Mechanical Properties of Nb-Microalloyed X100 High Deformability Pipeline Steel

A low carbon Nb-microalloyed high deformability pipeline steel with X100 grade has been processed by TMCP and followed two-stage cooling process.The microstructure is characterized by ferrite/bainite multiphase.The effective grain size is 1.85μm in average.The volume of ferrite is about 10-15% and the grains sizes are mostly less than 5μm.The bainite consists of granular-bainite and lath-bainite,with M/A islands finely dispersed.The longitudinal tensile yield strength,uniform elongation,yield ratio are 647MPa,7.6% and 0.78,respectively.Ferrite/bainite multiphase have large strain hardenability that resulting high strength and high deformability combination.Precipitation of Nb also improves the strength and uniform deformability by precipitation strengthening and grain refinement.     

X70级抗大变形管线钢的组织与性能

通过成分设计、相变规律研究、工业规模试制,分别获得了(PF+B)双相组织及AF组织的管线钢钢板。二者的试验研究结果表明,当弛豫终止温度低于相变开始温度后,组织中将出现多边形铁素体(PF)。弛豫终止后以20℃/s左右的冷速加速冷却时,未转变的奥氏体转变为由粒状铁素体(GF)及贝氏体铁素体(BF)组成的贝氏体B组织。相比于AF组织管线钢,(PF+B)组织管线钢具有较低的屈强比及较高的伸长率。试验获得的(PF+B)组织管线钢的轧板厚度达30.8mm,强度级别达到X70级,拥有较低的屈强比和较高的伸长率,满足海底管线对抗变形性能的要求。     

高强度管线钢的开发

通过管线长距离运输天然气、石油是能源运输的主要方式。出于降低成本的需要,天然气运输管线的工作压力不断提高,这就要求应用X80或更高级别的管线钢。本文主要从成分设计、工艺设计以及性能分析等方面,论述了Φ1016mm×22.0mm管线用X80热轧钢板的研制。     

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。     

超高强度系列管线钢厚板的研制

介绍了宝钢超高强度X90、X100、X120系列管线钢的研制开发.以低碳微合金化配合适当的控轧控冷TMCP工艺,试制厚度为16 mm的超高强度X90、X100、X120系列管线钢厚板.用其制造φ914 mm×16 mm直缝焊管,具有高的强度和优良的低温冲击韧性.管体母材横向具有高的屈服强度和抗拉强度,最高强度级别的X120管线钢管在-40℃下的夏比冲击功大于220 J,FATT50(CVN)为-73℃,DWTT断口FATT85(CVN)为-15℃;钢管焊缝和焊接热影响区在-20℃下的夏比冲击功分别大于150 J和80 J,FATT50(CVN)均为-55℃.用宝钢生产的超高强度X90、X100、X120系列管线钢厚板试制的各等级的尺寸为φ914 mm×16 mm的直缝焊管各项性能分别满足API 5L(44版)、ISO 3183:2006(E)规范对X90、X100、X120管线钢管的要求.     

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.     

高级别管线钢夹杂物控制的研究

通过对某钢厂运用电炉→精炼→连铸模式生产高级别管线钢的工艺进行了研究分析,从电炉冶炼、炉外精炼和保护浇注等方面入手,对影响管线钢中夹杂物含量的环节进行控制,工艺优化后,夹杂物得到了有效控制,管线钢夹杂物超标问题得到了解决。