国外高强韧、高等级管线钢发展情况.doc

国外高强韧、高等级管线钢发展情况在 20 世纪 70 年代,管线钢生产的热轧加正火工艺被控制轧制技术所取代,利用 Nb 和 V的微合金化技术可生产出 X70 管线钢这种控制轧制技术在 80 年代进一步演化为控制轧制加轧后加速冷却技术,利用这种技术可以生产比 X70 级更高钢级的 X80 管线钢到了 20世纪末、21 世纪初,利用控制轧制和改进后的加速冷却技术并添加 Mo、Cu 和 Ni,可使钢板的强度级别提高到 X100、X120 甚至 X130目前,级别为 X70 和 X80 的高强度管线钢主要在长输管线工程建设中使用,X100 也将投入使用,X120 和 X130 的研究与开发已经获得了巨大突破,处于评估阶段HTP 管线钢在世界范围内的开发HTP 管线钢具有高性能低成本的优势,对管线建设具有显而易见的巨大经济效益,被称为新一代管线钢世界各国都在加紧研究高钢级 HTP 管线钢的工艺技术在巴西矿冶公司(CBMM)的推动和支持下,日本在 1983 年试制了 HTP 管线钢并在 13 家公司进行了轧制试验巴西国家石油公司也进行了 X80 级 HTP 管线钢的开发、制管试验和性能评价在夏延输气管线成功建成的基础上,美国又启动了更大规模的“西气东输”管道—落基捷运管道(Rockies express pipeline)建设。

该输气管线全长 2 130 km,管径 1 067 mm,一期工程(1 142 km)计划于 2007 年开工、2008 年建成投产,二、三期工程将在 2009 年建成,并继续采用 X80 级 HTP 管线钢住友金属开发了 X100/X120 级超高强度、大直径焊管，以满足跨大陆、长距离天然气输送要求不仅在冶炼工序要求纯净化，而且因为强度指标要求，钢中含有微量的硼，在轧钢工序也要求实现控制轧制特别是 X120 级焊管，要求极高的抗张强度与低温韧性，而且焊接性能要好，工艺控制上更要严格新日铁计划于 2008 年 3 月在君津钢管厂确立 X120 油气管线用高强度复合 UO 钢管的批量生产工艺世界能源消费正不断增长，作为清洁能源的天然气开发也十分活跃，对输气管线的需求也在增大然而，其开发环境却在不断向远程化、寒冷化方向发展，对管线用 UO 钢管的质量要求也越来越严格为了降低开发成本，需减小钢管尺寸而提高强度新日铁虽已完成了 X120 级高强度复合特性(低温韧性、高压溃、高变形能 )钢管的开发，现正为了能进行批量生产而改进工艺设备新日铁与 Exxon Mobil 公司共同实施了高强度 X120 级钢管的研究，于 2004 年在加拿大寒冷地区铺设了 1 英里(1609m)管线，通过各种试验充分确认了其实用性。

作为批量生产钢管用板的设备对策，有于 2006 投产的炼钢厂 6 号连铸机和厚板厂于 2005年 7 月投产的新一代控冷设备 CLC-μ；这次实施的钢管厂对策如下：利用精密成形技术的高精度造管方式的引进、新开发的低温韧性优良的高强度焊接材料的使用及焊接质量的提高，以及利用尺寸自动测定装置的引进而预定于 2008 年 3 月实现批量生产的世界最高水平质量管理和保证体制高等级 API 钢批量生产技术2006 年浦项钢铁公司的研发工作促使其开发出高等级、高强度且可以在更加恶劣环境中使用的 API 管线钢2006 年，浦项钢铁公司生产了 69 万吨高质量 API 管线钢，同比上一年增加 28 万吨在热轧材方面，2006 年浦项钢铁公司供应了 1.29 万吨具有良好低温韧性、厚度仅有 22.2 mm、可以替代热轧中厚板的 API-X70 热轧板此外，浦项钢铁公司还开发出了具有良好韧性的API-X80 级钢板和具有良好抗硫腐蚀的 X65 钢板，其尺寸规格是 18mm 厚、1880mm 宽通过开发 X100 级、 X120 级和 X80 级管线钢，浦项钢铁公司强化了其全球管线钢主要供应商的地位目前，浦项钢铁公司正在投资建设海外钢管生产厂，为用户提供各种 API 管线钢。

我国西气东输天然气管道是建国以来距离最长、输量最大、输送压力最高、直径和壁厚最大的一条国家级天然气管道，对管线钢提出了更高的要求面向 21 世纪的管线钢的发展动向和趋势是:1.超纯净管线钢现代冶金技术的发展，可以确保杂质元素，气体元素和痕迹元素超低含量的管线钢的生产世界上最具竟争力的管线钢的纯净度可达到 S 城 SPPm、P 缤 50PPn 诬、N 续20PPm、0‘10 即 m 和 H 鉴 1.0 即 m2.高强度、高韧性管线钢为实现管线钢的高强度和高韧性，管线钢的发展经历了不同的阶段印年代前，钢的基本组织形态为铁素体和珠光体;印年代末出现了少珠光体钢; 针状铁素体管线钢于 70 年代初投入实际工业生产;为适应开发北极和近海能源的需要，于 80 年代开发研究出超低碳贝氏体管线钢;进人 oo 年代以后，一种称为 Ti 一 O 钢的新型管线钢被开发应用通过微合金化和控制轧制与控制冷却，综合利用晶粒细化、微合金化元素的析出相与位错亚结构强化效应，未来管线钢将达到一个新的强韧化水平3.超细晶粒钢通过微合金化和现代控轧控冷，现代管线钢晶粒可小于 10 子 an，以至于达到 4 脚目前商业生产的最小平均铁素体尺寸可控制到 7 一 4 脚，实验室可获得尺寸为 1一 2 脚的晶粒。

4.易焊管线钢易焊管线钢可分为焊接无裂纹钢和焊接高输人钢为适应焊接无裂纹要求，现代管线钢通常采用小于 0.01%的含碳量，甚至保持 0.01%一 0.以%的超低碳水平为避免在焊接高热输人下的晶粒长大软组织的形成，Nb 一 Ti 一 B 管线钢正得到开发应用5.高抗腐蚀管线钢高抗腐蚀管线钢的生产代表了一个国家 HSLA 钢的最高水平高抗腐蚀管线钢的基本要求是硬度小于 Hv 公铭;S 含量小于 0.田 2%;减少 C、P、Mn 的偏析和添加 Cu、Ni、Cr 等谢维尔钢公司超高强度等级管线钢生产工艺研发方向钢管直径不断增大、管线的工作压力不断增强、钢管壁不断减薄的发展趋势要求钢铁企业不断开发新的管线用钢种及其热处理工艺制度(例如，目前工作压力超过 100 巴的 X80级 1420 mm 直缝焊管的壁厚只有 18～20mm)实现工业化生产高强度管线钢最经济的方式是利用 5000mm 厚板轧机，它能够实现控制轧制制度，即在控轧装置上实施规定的管线钢冷却制度在较低温度下，在 α－γ 区轧制是提高含有铁素体－贝氏体相成分的热轧板带强度的主要途径之一但是这种轧制制度，除了会增加电能消耗，还会导致钢的韧性急剧下降，因此不被采纳用于生产管线钢。

用含有铁素体－马氏体(贝氏体 )相成分的钢生产高强度管线钢比较具有发展前景，因为这种钢中含有弥散马氏体与剩余奥氏体及局部针状铁素体夹杂硬化形成的铁素体模而且，弥散马氏体的容积百分比应当控制在最小的极限值范围内(约 3%)，以保证在不降低冲击韧性的前提下获得规定的强度生产管线钢所需要的相，成分可以在碳含量[C]≤0.04% 、 [C]：[Mn]≤0.02 的铬铌钒钢中形成这种钢中的碳当量应小于 0.40，可达到较高的焊接性能用铬铌钒钢生产的管线钢需要在奥氏体区域内完成控制轧制，也就是说，在控制轧制温度不低于 750℃的情况下，根据热动力曲线图，以 14℃～20℃／s 的速度冷却至 500℃以下为了确保获得稳定的性能和避免热翘曲，最重要的是要确保管线钢的水冷均匀性按照上述控制轧制和规定冷却制度，能够确保生产出 X80 及更高强度等级机械性能的管线钢，根据获得这些微观相成分的金属物理原理，建议管线钢的主要化学成分为：0.07%[C]；0.3%[Si] ；1.8%[Mn]；0.3%[Mo]；0.04%[Nb]；0.02%[Ti]；[S] ≤0.015%；[P]≤0.016%这种钢中过高的钼含量会导致管线钢的生产成本增加。

可以通过调整钢的化学成分，包括利用硼微合金化，在不降低钢性能的前提下减少钼的含量采用上述方法能够建立起大规模工业化生产超高强度管线钢的工艺制度，完全满足用户的需求。