X80管线钢热轧板卷的研制.doc

X8０管线钢热轧板卷的研制１.1 X8０管线钢的成分与工艺　　为满足大口径、厚壁焊管高压输送的安全性,高性能管线钢多以低碳或超低碳针状铁素体组织为特征,使之在具有高强度、高韧性、低的包辛格效应和良好焊接性能的同时具有高的韧性止裂性能 管线钢的焊接性能是通过控制碳当量(Ceｑ)、冷裂指数（Pcｍ）来实现的,但是提高强度和韧性的机制往往与提高焊接性能相悖从宝钢目前的生产情况以及国际管线钢招标的要求看（要求不含B），由于对X8０管线钢没有抗HＩＣ性能、极高韧性的要求,应以低碳微合金化为起点，通过合理的成分设计，配合最佳的控轧控冷工艺，获得含有针状铁素体的微观组织，以保证管线钢具有高的冲击韧性及良好焊接性能. 宝钢通过针状铁素体型X70管线钢的研制、生产及在“西气东输”工程中成功的应用,已经掌握了针状铁素体型高强度高韧性管线钢的成分设计、生产工艺控制和质量控制等关键技术.借鉴试验室X８0预研究的试验结果以及Ｘ70批量生产的经验,为满足Ｘ80热轧板卷强度、低温韧性、可焊性等综合性能的要求,在Ｍn—Nｂ系HSLA钢的基础上，通过Ti，V的微合金化，尤其是利用Mo的合金化作用，采用超低硫和夹杂物形态控制技术,通过轧制过程中的晶粒细化、相变和位错强化、固溶强化、沉淀强化、亚晶强化等机制,进行最佳的控轧控冷工艺配合,获得针状铁素体组织.针状铁素体组织由于其内部具有高密度位错，能够保证X80管线钢具有高强度同时，又具有高的冲击韧性和优良的低温抗动态撕裂能力。

而Ｘ8０管线钢的低冷裂纹指数能够保证材料具有良好的焊接性能具体成分见表１.表1　 研制X80管线钢热轧板卷的产品成分 　 %项目CSiMnＳPNbVＴiMoＣuNiＣrAlNCｅｑＰcm实物要求０.０400．２０1.850.0０090０0500.066—－添加—－－0029000420.4601８≤0.0７0≤042≤1９5≤0０0５０≤0．02２0≤0.080≤00６≤0．０2５≤0.35≤0３０≤0．5０≤0.4０≤0.060≤0．０080参考≤023　 注:Ｃｅq=C+Mn/６+(Ｃｒ+Mｏ+V）/5＋(Cｕ+Ni）/15； Ｐcm=Ｃ+Sｉ/30+Mn/20+Cｕ/20+Ni／６0+Cr/20+Mo／1５+V/10+5B 基本的工艺流程如下： 铁水预脱硫→LD转炉冶炼→炉外精炼（ＬF,ＲH，喂Cａ丝）→连铸→板坯精整→板坯再加热→控制轧制→控制冷却→卷取12　X8０管线钢热轧板卷的性能1．２1 组织　 对X8０管线钢板卷用ASTＭ Ｅ45　A方法进行钢中A，B,C,D类非金属夹杂物级别检验，其结果列于表2，均小于2０级,钢质纯净.满足技术条件的要求Ｘ80管线钢显微组织由针状铁素体+少量不规则等轴铁素体+少量MA组元构成，且无珠光体带状组织，呈典型的针状铁素体管线钢特征.图１为X８0管线钢板卷的光学显微金相组织,相应的扫描电子显微镜下的组织一并列出。

组织均匀、细小,晶粒组织评定为13０级，满足技术条件No．１0级或更细的要求.带状组织满足技术条件要求小于3级的规定.图1　 １5.3mm厚针状铁素体X8０管线钢板卷显微组织表2 　X80管线钢板卷非金属夹杂物级别评定结果项目ABCD薄厚薄厚薄厚薄厚实物要求0０01５000.５１.0≤2.0≤２．0≤２．０≤2．０≤2．0≤2.０≤２01．22　力学性能 对Ｘ8０热轧板卷进行性能检验分别进行板卷3０°方向的拉伸性能、３0°方向的V型缺口夏比冲击性能、30°方向的DWTＴ性能、板卷横向截面的维氏硬度和横向冷弯（ｄ=２ɑ，180°）性能等检验,检验结果如表3所示表3 X80管线钢153㎜×15５0ｍm×C热轧板卷30°方向拉伸性能和硬度项目Rｔ0．5/MPaRm/ＭPaRt0.５／RｍEL/％HV１0CVN(—20℃）DWTT（-15℃)SＡ/%冲击功／JＳA/%实物要求５8５—６3２69０－7２0083-0.8４3８－40220-230287—3５0１00１005８０—690≥625≤092≥２2≤2７５≥220≥90≥8５　 可见，屈服强度大于580MPa，板卷具有高的塑性和合适的屈强比，ＨV1O均小于240,横向冷弯均合格；板卷的-20℃夏比冲击功为２87~３５0Ｊ，剪切面积均为１0０%；-15℃的DｗTT断口剪切面积均为10０％。

材料表现出高的强度、高的韧性和优良的低温冲击性能1.2．3　抗HIＣ性能 　对板卷取样进行抗HIC性能的检验,取样位置为板宽1/４处６根,板宽1/２处６根，试样尺寸为20ｍｍ×10０mｍ×厚度，其中试样１00mm长度方向平行于板卷轧向.试验溶液为NACETＭ0284—96标准A，B溶液结果显示，所有试样的CLR，CＴR，CSＲ值均为0可见,板卷表现出较好的抗HIC性能，对于A，B溶液,在板宽的1/2和1/4处试样端面没有出现氢致裂纹.2 Φ1０１６×15.3㎜ Ｘ８0管线钢管的性能 　规格为1５.3mｍ×1５50ｍｍ×C的Ｘ8０管线钢热轧板卷送华北石油钢管厂进行Φ1016口径的螺旋焊管研制　　对制造的Φ10１６×１５．３mｍ的Ｘ80管线钢螺旋焊管进行焊管拉伸性能检验,其管体母材横向拉伸和焊接接头拉伸、热影响区的冲击性能试验结果列于表4，管体母材横向的屈服强度为５７0～615MPa,抗拉强度为74０～785MＰa，具有高的强度，满足API 5L规范对X80钢级的强度要求和技术条件对Ｘ80螺旋焊管拉伸强度要求螺旋焊管的管体母材DWTT试验的结果，-5℃试验温度管体母材横向断口剪切面积ＳA均为10０%，夏比冲击功(-20℃)大于280J,剪切面积均为100％.满足技术条件要求的ＳA≥８5％的要求，并有较好的富余量,管体同时表现出好的低温抗动态撕裂性能和焊接性能.表4 　X８０管线钢螺旋焊管管体性能项目管体横向焊接性能Rt0.5／MPaRｍ/ＭPａRt0。

5／ＲmCVN(-２０℃)ＤWTT（－５℃）SA/％焊接接头σb/MPａ HAZ ＣVN（—2０℃)冲击功/JＳＡ/%冲击功/JＳA／%实物要求570—615740－７8５07７—0．７９28０－3１０1０0100785-8０5１８5—2６0100555-690≥621≤0.9２≥220≥8５≥75≥621≥90≥４03　X８０管线钢管的工程应用 　西安石油工业专用管材质量监督检验中心对宝钢生产的153mｍ×１550mm×Ｃ　X8０管线钢热轧板卷及华北石油钢管厂用其制造的Φ1016螺旋焊管进行了性能测试.结果表明该螺旋焊管具有高的强度、高的冲击韧性、优良的抗动态撕裂能力及良好的焊接性能,焊管的各项性能指标均满足ＡPＩ 5Ｌ规范对X80钢级管线管的要求和“X８0管线钢管应用工程"用螺旋埋弧焊管技术条件的要求2005年4月应用在中国第一条“Ｘ80管线钢管应用工程”中，图２为研制中的Φ1016×１５3mm X８０管线钢螺旋焊管的照片图2Φ1０16×15.3mm Ｘ8０管线钢螺旋焊管4 结论 　（1)宝钢开发研制的规格为153ｍｍ×1550㎜×Ｃ的X80管线钢热轧板卷成分、工艺设计合理研制的管线钢具有超低含碳量、高含锰量、Nb—V-Ｔi微合金化处理和Ｍo的低合金化控制组织的成分特点。

采用了夹杂物形态控制技术及控轧控冷技术. 　(2)组织均匀细小，显微组织为针状铁素体＋少量不规则等轴铁素体＋少量MA组元，具有典型的超低碳针状铁素体管线钢的组织特征 （３）热轧板卷具有高强度、-20℃夏比冲击功保证值大于2２０Ｊ，最大值达３5０J的高韧性和—１5℃ＤWTT的SA大于8５％的高的抗动态撕裂性能 　(4)通过合理的成分设计,及采用超低磷、硫和夹杂物形态控制技术及控轧控冷技术，生产的X80管线钢具有良好的抗ＨIC性能 （5)用研制的X８０管线钢热轧板卷制造的Φ１0１6口径的螺旋焊管满足ＡＰI ５L规范要求的X80钢级管线钢管的高强度要求,—20℃夏比冲击功大于28０Ｊ，—５℃焊管ＤWTT的SＡ为100％,具有满足—20℃夏比冲击功≥200J的高的低温韧性和-5℃焊管DWTT SA≥75%的高的抗低温动态撕裂能力的要求　 (６)研制的板卷成功应用在中国第一条“X80管线钢管应用工程”中文中如有不足，请您指教！ / 。