超大输气量高压输气管道工程用高钢级管线钢钢带生产技术探讨.pdf

超大输气量高压输气管道工程用高钢级管 线钢钢带生产技术探讨超大输气量高压输气管道工程用高钢级管 线钢钢带生产技术探讨刘清友刘清友钢铁研究总院钢铁研究总院2011－－7未来西气东输管道建设480亿方案策划序号管径 mm压力 MPa钢级壁厚mm 一类地区壁厚mm 二类地区壁厚mm 三类地区1142212X8021.425.730.82142212X10017.220.724.83142214X8025.029.935.94142214X10020.124.128.95142216X8028.534.241.06142216X10022.927.533.07142218X8032.138.546.28142218X10025.831.037.19121914x9019.022.827.4Source: 西部管道技术研讨会，中石油管道工程有限公司钢管止裂韧性预测情况一级地区输气量 （亿立方）管径 mm压力 MPa钢级壁厚（mm）冲击功（J）142212X8021.4230142212X10017.2440142214X8025.0220142214X10020.1420142216X8028.5200142216X10022.9390142218X8032.1200142218X10025.8220121914x9019.0？？450材料技术有可能支撑的方案1. 21.4mmX80;2. 19.0mmX90;3. 17.2mmX100但是，难度均较大，X80、X90和X100热连轧钢 带生产会遇到不同的技术难题。

21.4mmX80钢带生产技术DWTT问题变形奥氏体组织细化，特别是经未再结晶区变形后奥氏体充分扁平化 是获得优良DWTT性能的关键18.4mmX80： h＝7.0-8.5mm, 推算原奥氏体 晶粒尺寸：23 －28um 如技术基础不 变，22mm钢 带的奥氏体压 扁高度为： 8.4-10.3um, 可能会出现 DWTT不稳定 现象对21.4mmX80热轧钢带生 产来说，精轧变形量已被 限制（60mm- 21.4mm,reduction：64 ％），因此，如何利用好 加热和粗轧工艺，使粗轧 后再结晶奥氏体进一步细 化是21.4mmX80生产的关 键； 同时，应探索新的合金化 设计，使再结晶奥氏体进 一步细化21.4mmX80钢带生产技术强度问题钢带厚度达到21.4mm，心部与上下表面的温差会更大，心部的冷却速度较 低，易出现多边形铁素体，从而导致强度降低，因此，需要调整合金化设 计，延迟铁素体相变，同时也应该降低卷取温度，这也将给卷取工艺带来 挑战钢带厚度达到21.4mm，心部与上下表面的温差会更大，心部的冷却速度较 低，易出现多边形铁素体，从而导致强度降低，因此，需要调整合金化设 计，延迟铁素体相变，同时也应该降低卷取温度，这也将给卷取工艺带来 挑战。

101001000100200300400500600700800900Temperature (oC)Time (s)0.5123510203050PFP AF11010010001002003004005006007008000.1oC/s0.5oC/s2oC/s 1oC/s 5oC/s10oC/s20oC/s30oC/sTemperature (oC)Time (sec)50oC/sPF GB+AFP11010010001002003004005006007008000.5oC/s0.1oC/s1oC/s2oC/s5oC/s10oC/s20oC/s30oC/s50oC/sTemperature (oC)Time (sec)QF+PFPAF BF0.06Nb0.12Nb0.06Nb-0.23Mo可通过调整Nb、Mo来抑制 多边形和准多边形铁素体 相变，但Nb、Mo也导致 MA数量和尺寸变化，应通 过研究进行优化本钢20.6mmX80已试制成功CSiMnCr＋＋Mo＋＋Ni+Cu Nb＋＋V＋＋TiCeq0.060.21.60.30.10.4Rt0.5: 580MPaRm: 650MPaCVN@-20℃：280JDWTT@－15℃：100％@－30℃: 100%@－40℃: 50%20.6mmX80DWTT欧洲钢管公司生产的欧洲钢管公司生产的48” X100焊管力学性能焊管力学性能X100热轧钢带热轧钢带JFE生产的生产的X100焊管力学性能焊管力学性能NSC试生产的试生产的X100焊管化学成分和力学性能焊管化学成分和力学性能IPSCO生产的生产的X100热轧钢带和焊管情况热轧钢带和焊管情况C MnSi Alloy NbV Ti0.06 1.90 0.20 Ni Cr Cu 0.045 0.065 0.00812.7mm钢管CVN：190J@-5℃（平均值）；9.87mm钢管CVN： 150J@-5℃（平均值）540560580600620640660680700720740200250300350400CVN @-5C JRt0.5 MPa管线钢的强韧性矛盾十分突出管线钢的强韧性矛盾十分突出X100热连轧钢带的组织设计热连轧钢带的组织设计意大利CSM提出的组织发展目标X70?fine-grain (≈ ≈ 5 μ μm) ferrite?reduced pearliteX80?mixed ferrite/ granular bainite?MA islandsX100?fully granular bainite?MA islandsX120?lower bainite?cementiteX100热连轧钢带的组织控 制的主要问题：1. 尽可能避免多边形铁素 体和准多边形铁素体出 现；2. 尽可能降低MA数量，细 化MA尺寸。

1101001000100000100200300400500600700800900BF0.10.5125102030Temperature(℃)Time(s)cooling rate (℃/s)50本钢X100动态CCT曲线B＋QF较高的Ceq将导致MA问题十分突出，且显著降低钢 的韧性0510152025220240260280300320340MA数量多，尺寸大，导致屈服强度低，屈强比低，韧 性低（约220J）CVN @-20C JVolume fraction of MA %X-450 ℃℃Mo对MA形成有重要影响较高Mo 较低Mo010203040240250260270280290300310HVcooling rate,C/S10℃/s20℃/s40℃/s提高冷却速度可控制提高冷却速度可控制MA尺寸和数 量，增加板条贝氏体体积分数，从 而提高强度尺寸和数 量，增加板条贝氏体体积分数，从 而提高强度本钢工业生产15.3mmX100钢带的组织和性能组织类型：粒状贝氏体＋板条贝氏体MA体积分数：＜5％Rp0.2: 690-740MPa;CVN@-20℃：260－350JDWTT@-15℃：≥85％789101112131420406080100SA of DWTT (%)Height of pancaked austenite grain (um)通过合理控制加热温度、粗轧制度和精轧未再结晶区充分 变形，可使奥氏体充分细化。

X100热轧钢带的DWTT性能问题020406080100540550560570580590600610620630640650660670680690700710720730Strength MPaAngle to the rooling directionRt0.5Rm020406080100710720730740750760770780790800810820830Strength MPaDirection to RDRp0.2RmX100管线钢的各向异性管线钢的各向异性01530456075901.52.02.53.03.54.0Taylor factor (Tensile)Angle to RD(100)(111)(112)τσM=X80X100X100最低强度出现在60度方向， 可能与（100）织构有关， 尚需进一步研究制管后纵向强 度可能高于环向，环焊问题应关 注σ: 拉伸应力；M：Taylor因子；τ： 滑移面上剪切应力0.0-0.2-0.4-0.6-0.80-50-100-150-200-250-300X100X80Stress(MPa)Strain800℃820℃ 860℃ 900℃ 940℃ 980℃ 1020℃ 1050℃Strain Rate 1/s0.0-0.2-0.4-0.6-0.80-50-100-150-200-250-300X100X8010/s5/s0.5/s1/sStress(MPa)Strain0.1/sDeformation temperature 900℃X100管线钢的变形抗力在本钢实际生产中，X100的轧制力与18.4mmX80基本相当谢谢大家！！！谢谢大家！！！。