管线钢中厚板X60的研制开发

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采用钒微合金化生产X60管线钢的生产实践

入量受到限制。钒在钢中加入时形成ｖ（，，ｃＮ）在一般低氮含量的情况下，ＶＣ在一ｅ中的溶解速度较Ｆ
高，９０℃ 以下，ｃＮ）完全溶解在一ｅ中，在０ｖ（，可Ｆ
钒的主要作用就是在 — ｅ的转变过程中在晶界间Ｆ
Ｘｕｉａ，ａｉｇｏＬａｇｉｇｈｏＸｕｈ，ｉｎｑａｇＺｏｏｓｎＧｏａｕ，ｉｎｎｚａ，ｅＬｈＪｎＪＱｉｅＬｇｉ，ｈｕＢＹｏｎ
（．Ｓｅｌｏｋ，ｈｎｄｏｎｔｌｏｐｎ，ｅｅＩｎａｄＳｅｌｏｐＣｍａｙＣｅｇｅＨｂｉＮｏｔｗｒｓＣｅｇｅｒｎａｄＳｅｍａｙＨｂｉｒｔｕｏｐｎ，ｈｎｄ，ｅｅ２ｅＩｅＣｏｎｅＧｒ，０７０）６０２
ｃｏｌｙｎ，ｅｓｎｂｅｄｓｇｆｃｍｐｎｎ，ｐｉｚｄｓｌｎｎｏｌｇｐｏｅｓＩｈｍｉａｏｏｅｔｒａｌｉｇｒａｏａｌｅｉｎｏｏｏｅｔｏｔｏｍｉｅｍｅｔｇａｄｒｌｎｒｃｓ．ｔｃｅｃｌｍｐｎｎｉｉｓｃａｄｍｅｈｎｃｌｒｐｒｒｌｍｅｔｈｔｎａｄｎｃａｉａｏｅｔａｅａｌｅｅｓａｄｒ．ｐｙｔ
ＫｅＷｏｄ：ａａｉｍ；ｃｏｌｙｎ；ｉｅｌｅｓｅ；ｒｄｃｉｎｐａｔｅｙｒｓｖｎｄｕｍｉｒａｌｉｇｐｐ — ｎｔｌｐｏｕｔ；ｒｃｉｏｉｅｏｃ

生产管线钢X60、X65、X70板卷分析

程，酒钢生产设备、前期开发情况，对洒钢开发管线钢Ｘ０６、Ｘ０板卷的可行性进行６、Ｘ５７
关键词管线钢技术要求工艺流程设备可行性
宽厚板由鞍钢和舞钢生产。
１国内市场需求２管线钢技术要求
近几年我国计划建成总计约１公０万里的原油、品油和天然气输送管道。成据测
别应大于等于９级。７Ｘ０应大于等于１０
级。
生产的管线钢制管。国内管线钢的生产厂
家有宝钢、钢、钢、钢、钢、钢、武鞍本太梅
攀钢、钢等；西气东输工程批量生产舞给
４尺寸公差要求严格，度公差范围．厚
根据宝钢石油管有限责任公司总公司提供的Ｘ０Ｘ５管线钢订货技术条件、６、６西
气东输工程技术标准，６、６、７Ｘ０Ｘ５Ｘ０管线轧钢技术要求见表１。
算，十一五 ” 间，国需要油气管线用钢 “ 期我总量将达到８０万吨左右。２ｏ５ｏ５年管线钢板、产量为１８万吨，卷５是除船板之外产量
最大的板材品种。石油天然气输送钢管主
要为焊接钢管，分直缝高频焊管（Ｒ、ＥＷ）直
缝埋弧焊管（ＳＷ）ＬＡ、螺旋埋弧焊管
３生产难点
根据表ｌ和我公司的设备情况，开发
（ＳＷ）ＳＡ。国内的主要制管企业有宝鸡、辽

八钢X60管线钢冶炼实践

夹杂进行钙处理，提高管线钢热轧卷板的断裂韧性。采用该工艺生产的Ｘ０管线钢成品［】．５％，Ｊ６５≤０００ｆ ≤ ０ Ⅳ ００５％，．５钢中的Ａ、、Ｄ各类夹杂物能控制到１０ＢＣ、．５级以下。钢材的抗拉强度控制在５０７Ｐ，５～６０Ｍａ屈服强度控制在４５５５ＭＰ，７４ａ屈强比控制在０８．２—００断后伸长率控制在３％３５一０ｃ比ｖ型横向冲击功．，９５４．％，２。夏
程。在成分设计上应用了Ｎ、Ｔ微合金化，ｂＶ、ｉ采用低碳含量，提高产品的韧性和延性，同时具有良好的焊接性
能。将Ｎ、微合金化与热机械轧制工艺（ＭＣ）ｂｖ、ＴＰ相结合，充分应用管线钢的晶粒细化、固溶强化、出强化析和相变强化等机制，提高管线钢的强度和韧性。采用微钛处理技术，改善管线钢焊接热影响区的韧性。生产控制上采用纯净钢冶炼工艺和连铸的保护浇铸工艺，降低钢中的氮含量、非金属夹杂和硫含量，并对钢水中的Ａ１Ｏ
ＡｂｔａｔＤｅｅｏｍｅｔｏｒｅｏ０ｐｐｌｅｓｅｎＢａｉｓｅｔｏｔＩｐｅｒａｍｅｔａｄｃｍｂｎｄｂｏｉｇｓｒｃ：ｖｌｐｎｕｓｆｃＸ６ｉｅｉｔＩｉｙｔｌｈｈｔｍｅａｒｔｔｎｎｏｉｅｌｗｎｎｅｅｗｉｅｃｎｅｔｒＦｒｆｉｇｔｅＳａｏｔｕｕａｔｇｉｉｔｄｃｄｏｖｒ。Ｌｅｎｎ。ｈｌｂｃｎｉｏｓｃｓｎＳｎｒｕｅ．ＮｂＶ．ｉｍｉｒａｏｎｏａｂｎｔｃｎｑｅｉｅｉｎｉｏ，ＴｃｏｌｙａｄｌｗｃｒｏｅｈｉｕＳｌ

管线钢板X60的开发与生产

ｔｎｐｏｅｓａｄａｔａｒｄｃｕｌｙｏ６ｉｅｉｅｓｅｌｌｔａｅｂｅａｙｅ．ＴｅＩｓａ℃ ｓｈｗｈｔｉｒｃｓｃｕｐｏｕｔｑａｉｆＸ０ｐｐｌｔｅａｅｈｖｅｎａｌｚｄｈ ℃ ｅｌｈｒｅｔｏｓｔａｏｎｌｔｎｐｎｅｓ
（济南钢铁集团公司）
摘要介绍了利用济钢中厚板生产线现有的工艺装备，通过合理设计化学成分、轧制工艺和冷却工艺，
成功开发Ｘ０管线钢板；Ｘ０管线钢板生产工艺、６对６实物质量等进行了分析，结果表明济钢生产Ｘ０管线钢板６
的成分、能完全达到了标准要求，性质量稳定。
ＫｅｗｏｄＸ０ｐｐｌｅｓｅｌｙｒｓ６ｉｉｔｅ，Ｄｅｅｏｍｅｔｒｄｃｉｎｅｎｖｌｐｎ，Ｐｏｕｔｏ
１前言
３管线钢板Ｘ０的开发６
近几年，石油天然气及其它能源的进一步开发，促使管线钢的开发和生产迅速发展，高级别、
关键词Ｘ０管线钢６开发生产
ＤｅｅｏｍｅｔａｄＰｒｄｃｉｎｏ０ＰｐｌｅＳｅｌａｅｖｌｐｎｎＡｈｕｏｇｅｒｎ，ｎＳｏｙｎ，ＨｕｎｉｎｉｅｇｉｇａｇＷｅａｄＱａＭｎｐｎｏ（ｉａｏｎｔｌｒｕｏｐｒｔｎＪｎＩｎａｄＳｅｏｐＣｒｏａｉ）ｎｒｅＧｏ
完好
＞１￣５７ ≤Ｏ９ ≥２．２４
板坯连铸机；中厚板主要装备双蓄热步进梁板坯加热炉一座、０Ｍａ２Ｐ高压水除鳞系统、０轧７００ｔ制压力的３５０ｍ可逆式四辊精轧机、Ｃ０ｍＡＣ在线轧后冷却装置、０十一辊强力矫直机。３００ｔ

CSP 工艺X60 管线钢的开发

在原始奥氏体晶粒相对粗大、总轧制压下比较小、存在中心偏析的情形下，能够获得较好的晶粒细化效果及组织形貌，这表明 X60 钢的轧制工艺和冷却工艺是合理的。
卷号
6254－1 6255－2 6256－3
边部 5.5 5.4 4.6
表 5 试板的晶粒尺寸晶粒尺寸，μm
1/4 厚度
中心
6.5
6.2
6.4
6.8
0.90
34
45o
505 505
565 570
0.89 0.89
38 37
上述结果表明试制的 X60 具有较好的强度、塑性配合，而且板卷呈现的各向异性不大。
4.3 冲击性能冲击试验采用横向 V 型切口冲击试样，因为横向是带钢冲击性能最薄弱的方向。试制钢在室温和-30
℃下的冲击值如表 4 所示。室温冲击值在 158～207J 之间，-30℃下冲击值在 130～197J 之间。因试板厚度为 7.9mm,试验时采用的试样尺寸为 7.5×10×55mm，为 3/4 尺寸试样。若按 API 规范，可以推算出
但调查表明，美国及国外其它CSP生产厂已经开发和生产了高牌号管线钢X60、X65 乃至X70[3,4]。其热轧带卷具有沿板卷长度方向性能均匀、表面质量及板形好等特点。鉴于此，钢铁研究总院在邯钢CSP 生产线刚刚建成投产后即与之合作，将管线钢X52－X65 的开发列入其课题。到目前为止已经成功试制了X52、X60 管线钢。本文将侧重介绍试制的X60 管线钢的成分、工艺、力学性能及组织特点。
5.1
6.0
平均晶粒尺寸，μm
6.1 6.2 5.2
晶粒度
11.8 11.7 12.2
a) 表面
b) 1/4 厚度
图 6 X60 钢的显微组织

影响管线钢X60屈强比的基础参数研究2008

ＩｔｗａｓｒｅＶｅａｌｅｄ
ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｎ— ａｎｄｐｒｏｐｅｒｄｅ— Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ
ｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｄａｔａ．
ｃｒｅａｓｅ
ｔｈａｔｐｒｏｐｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃａｒｂｏｎ
ｃｏｎｔｅｎｔ
ｏｆｎｉｏｂｉｕｍ
ｃｏｎｔｅｎｔ
ｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏ
筮
碟
喧
铌含量
图３铌含量对屈强比的影响
从图３可以看出：随管线钢Ｘ６０中铌含量的降低，钢板的屈强比呈降低趋势。因为铌的主要作用是扩大奥氏体未再结晶区，在此阶段控轧过程中，大量弥散细小析出的Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）为相变提供形核位置，从而大大
８２４
细化晶粒嘲，而细化晶粒对屈服强度的提高大于对抗拉强度的提高，会导致钢板屈强比升高。５．２控轧制度对屈强比的影响我们选取了大生产中成分相近的炉批次，分析控轧制度对屈强比的影响。图４是管线钢Ｘ６０的终轧温度对屈强比的影响趋势。
表２管线钢Ｘ６０的力学性能
４
Ｘ６０管线钢的组织形态
工业大生产中的Ｘ６０钢板的金相组织、扫描观察照片见图１：
图１
Ｘ６０钢板的组织形态
其组织多为贝氏体铁素体、少量珠光体、粒状贝氏体和ＭＡ岛。贝氏体铁素体晶界不明显，内部存在亚晶界。富碳相百分含量较少，而且呈弥散分布。贝氏体铁素体呈针状或板条状，内部亚结构的存在使得晶粒互相交割，互相交叉，当位错移动到晶界处时，起到阻碍位错移动的作用，提高加工硬化能力，能明显提高材料的抗拉强度，降低屈强比。
在制造工艺上综合了纯净钢冶炼技术和控轧控冷的热机械处理热轧工艺实现超低磷硫含量和夹杂物形态控制并通过相变强化位错强化等强化机制获得较好的组织形态保证综合性能的良x60管线钢的成分和钢板性能表1是工业大生产中的管线钢x60的化学成分范围由表l可见大生产的x60具有较低的碳含量和较低的磷硫含量nbvti复合微合金化适量其它合金这为保证管线钢板的综合性能奠定了基础

天铁热轧X60管线钢的开发

表３粗轧各道次数据
９９９８８８８８７７７７７
板坯厚度２０ｍ３ｍ，成品厚度ｌ．ｍ ∞加∞ ∞∞∞加∞∞ ∞∞加∞ ２ｍ以及粗轧机和７
轧制道次第１道次第２道次第３道次第４道次第５道次
作者简介
王体胜，０５２０年毕业于辽宁科技大学，现主要从事轧制工艺及
新产品开发研究方面的工作。
一
１一２
（产品开发与生产工艺优化）
４卷取温度的控制．４
卷取温度的控制主要在于层流冷却，从钢的组织
上分析，在相同的变形条件下，６Ｘ０管线钢随着冷却
速率的提高，晶粒会变细，而提高钢的强度；从相反，
冷却速率过大，将导致钢的韧性下降。综合考虑，次本
轧制冷却速率设定为９９℃／ｒｓ，（／）卷取温度设定５０ｎ５
体现在钢中组织的形态和晶粒大小上，此次轧制的
Ｊ夏比冲击剪切面积ｓ，Ａ为９％～０％，５１０均符合要求。
５１Ｄ￣（．．ｗｒ落锤撕裂试验）４ＤＩ’ ｗｒ的要求为：ＴＩ试验温度为一５℃；个试样最单
Ｘ０管线钢显微组织含有较多的针状铁素体，６不仅有利于钢材韧性的提高，而且也大幅提高了钢材的强度。同时，此次试轧的成功也表明天铁热轧１５ｍ０ｍ７生产线已具备批量生产Ｘ０管线钢的能力。６
板坯在粗轧阶段属于奥氏体再结晶轧制过程，因
此要求轧件在粗轧轧制阶段每道次的压下率应该大

大直径薄壁X60钢级管线用无缝钢管的开发

舻晶臌：＿３１
大直径薄壁Ｘ６０钢级管线用无缝钢管的开发
田汉蒲１，王建文ｚ
（１．衡阳华菱钢管有限公司，湖南衡阳４２１００１；２．衡阳鸿大特种钢管有限公司，湖南衡阳４２１００１）
摘
要：介绍了采用局部感应加热热扩工艺开发生产Ｘ６０钢级＠４０６．４ｍｍＸ７．９２ｍｍ管线用无缝钢管的工艺过
ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｓｔｓｏｒｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｔｅｅｌｇｒａｄｅｌａｒｇｅ — ｓｉｚｅｄｌｉｇｈｔ－ｗａｌｌｓｅａｍｌｅｓｓｓｔｅｅｌｐｉｐｅｉｓｒｅｄｕｃｅｄ．
中图分类号：ＴＧ３３５．７１文献标志码：Ｂ文章编号：１００１ — ２３１１（２０１４）Ｏ１ — ００３１－０５
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＸ６０ Байду номын сангаасＬａｒｇｅ — －ｓｉｚｅｄＬｉｇｈｔ－ — ｗａｌ
ＳｅａｍｌｅｓｓＳｔｅｅｌＰｉｐｅｆｏｒＰｉｐｅＬｉｎｅＳｅｒｖｉｃｅ
ＴＩＡＮＨａｎｐｕ，ＷＡＮＧＪｉａｎｗｅｎ
（１．ＨｅｎｇｙａｎｇＶａｌｉｎＳｔｅｅｌＰｉｐｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｎｇｙａｎｇ４２１００１，Ｃｈｉｎａ；

大口径薄壁X60管线用无缝钢管的开发

第３２卷第１０期
Ｖｏｌ｜３２Ｎｏ．１０
企业技术开发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＯＦＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ
２０１３年４月
Ａｐｒ．２０１３
大口径薄壁Ｘ６０管线用无缝钢管的开发
王建文
（鸿大特种钢管有限公司，湖南衡阳４２１００１）
Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌａｒｇｅ－ｄｉａｍｅｔｅｒｔｈｉｎ — －ｗａｌｌｅｄｓｅａｍｌｅｓｓｔｕｂｅＸ６０ｆｏｒｌｉｎｅｐｉｐｅ
ＷＡＮＧＪｉａｎ — ｗｅｎ
（ＨｏｎｇｄａＳｐｅｃｉａｌＳｔｅｅｌＴｕｂｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｎｇｙａｎｇ，Ｈｕｎａｎ，４２１００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｈｏｔｅｘｐａｎｓｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｐａｒｔｉａｌｉｎｄｕｃｔｉｏｎｈｅａｔｉｎｇｉｓａｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｏｆｐｒｏｄｕｃｉｎｇｌａｒｇｅ－ｄｉａｍｅｔｅｒｔｈｉｎ — ｗａｌｌｅｄｓｅａｍｌｅｓｓｔｕｂｅ．Ｆｏｒｈｉｇｈｅｒｌｅｖｅｌｏｆｓｔｅｅｌ，ｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｆｕｒｎａｃｅｈｅａｔｉｎｇｃａｎｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｔｉｒｅｓ．Ｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｌａｒｇｅ — ｄｉａｍｅｔｅｒｔｈｉｎ — ｗａｌｌｅｄｓｅａｍｌｅｓｓｍａｋｅｓｔｈｅｔｕｂｅｄｅ￣ｒｍｅａｓｉｌｙ．ｉｔｃａｎｎｏｔｂｅｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｅｄ．ｈｉＴｓ

低温厚壁X60M管线钢的设计研发

偏析、中心疏松，在大压缩比的配合下，形成稳定且均匀的组织形态，可满足产品在厚度方向性能均匀性要求。
１．３技术难点
厚壁管线低温落锤是设计开发的主要难点．首先应确保钢水的纯净度及稳定的低倍组织。大型夹杂物对钢板的低温落锤、低温冲击性能影响较大，在试验检测过程中，夹杂物是低温落锤、低温冲击的起始点。为保证厚壁管线钢性能．对铸坯的夹杂物应做好相应的分析研究。小且弥散的夹杂物，能有效提高产品强度，不会影响产品的低温韧性：减少中心
宽厚板厂自投产以来，装备能力大幅提升，具备了开发这种高难度管线钢的基础。根据客户对低温厚壁管线的具体要求，通过改善钢水洁净度、优化铸
坯低倍组织、采用合理的轧制规程、采用ＴＭＣＰ控制轧制技术［３］、利用ＤＱ—ＡＣＣ超快冷技术，成功的解决了厚度方向上组织不均匀的难点。保证了产品强度与厚壁低温韧性性能．开发出Ｘ６０Ｍ级＿４］一２０℃ 且２６．３ｍｍ的低温厚壁管线钢板。完善了公司管线产品牌号，为宽厚板厂开发其它高附加值管线钢打下坚实基础。
前言管线钢是用于石油、液化气的管道输送材质，一
般由钢厂制造钢板、管厂负责制管。低温厚壁管线主要用于北方冻土地带且输送流量压力较大的输送管道。厚壁管线钢在制造过程中往往会出现厚度方向组织不均匀，影响制管的焊接性能＿１与力学性能，在冶炼上需要控制好铸坯低倍质量及钢水纯净度［２］．轧制过程中通过轧后快冷工艺改善组织均匀性能。

管线钢中厚板X60的研制开发

管线钢中厚板X60的研制开发
白志杰
【期刊名称】《甘肃冶金》
【年(卷),期】2009(031)002
【摘要】为了满足稳步增长的管线钢市场需求,酒钢在研制开发9.53 minX60管线钢中厚板的过程中,对其成分采取了低碳、高锰、微合金化元素的设计,在冶炼和轧制中采用精心设计的工艺制度,确保了实物质量.开发结果表明,酒钢生产的X60管线钢中厚板的性能达到了标准和用户的要求.
【总页数】3页(P10-11,32)
【作者】白志杰
【作者单位】酒泉钢铁集团公司技术中心,甘肃嘉峪关735100
【正文语种】中文
【中图分类】TG335.7
【相关文献】
1.八钢X60管线钢冶炼实践 [J], 吾塔;张建新;陈勇;孙学刚;韩彤
2.X60钢级管线钢焊接热影响区的热模拟研究 [J], 李红卫;彭云;何长红;田志凌
3.采用CSP工艺生产的Nb-Ti复合微合金X60钢级管线钢的组织和性能 [J], 何小东;朱丽霞;杨红兵
4.海底用X60无缝管线管的研制开发 [J], 庄刚;赵晓林;郑贵英;张宝利
5.内蒙古包钢钢联股份有限公司Φ159mmPQF连轧管机组成功生产出X60/L415钢级Φ114.3mm×11.13mm管线管 [J], 乔爱云
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酒泉钢铁公司X60管线钢的研制

2003年6月Journal of Materials and Metallurgy J une2003酒泉钢铁公司X60管线钢的研制王春怀1,2,刘春明1,左　良1(11东北大学　材料与冶金学院辽宁沈阳110004;21酒泉钢铁公司　钢铁研究院,甘肃嘉峪关市735100)摘　要:介绍了酒泉钢铁公司X60级别管线钢的研制背景、生产工艺流程,以及所研制产品的组织与性能.试验结果表明,该管线钢的性能不仅达到了国家标准和美国API25L标准的要求,而且完全满足我国西部管线技术条件的要求.采用L F2VD炉处理的钢材中气体和夹杂物含量明显降低,结合低轧制温度、大压下量和轧后快速冷却,使钢的性能达到了X70级别管线钢的标准.关键词:管线钢;精炼;轧制;显微组织;力学性能中图分类号:TG14211 文献标识码:A 文章编号:167126620(2003)022*******Development of X60pipeline steel in Jiusteel CompanyWAN G Chun2huai1,2,L IU Chun2ming1,ZUO Liang1(11School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang110004,China;21Research Institute for Iron and Steels,Jiuquan Iron and Steel Company,Jiayuguan735100,China)Abstract:The development background,production procedures as well as microstructure and mechanicalproperties of X60grade pipeline steel in Jiusteel com pany were introduced in this paper.The results showthat the properties of X60grade pipeline steel developed by Jiusteel company not only reached the nationaland API25L standard,but also can com pletely satisfied the request for western pipeline construction.Thesteels treated by L F+VD furnaces contained lower contents of gases and inclusions and their propertiesreached the standard of X70grade pipeline steel by combining lower rolling temperature,larger reductionwith accelerated cooling after rolling.K ey w ords:pipeline steel;refining;rolling;microstructure;mechanical property 目前,我国能生产一定数量的螺旋焊用卷板管线钢.但是,海底管道,在低温地区和高落差地段以及人口密集地区则多用直缝焊管.随着输送压力的提高,钢管壁厚增加,当壁厚在20mm以上时,螺旋焊管机组的能力难以满足成形要求,必需使用直缝焊管.国外的油气长输送管线,特别是高压大口径输送管线多采用直缝焊管,约占75%～80%[1,2].我国西气东输管线采用直缝焊管占总量22%.从管道发展来看,直缝焊管正逐步取代螺旋焊管[3,4].20世纪90年代,酒泉钢铁公司(以下简称酒钢)建成了镁粒铁水脱硫、复吹转炉、L F、板坯连铸机;2000年又增添了VD精炼炉.轧钢则配有能实现控温控冷和快速冷却的中厚板轧机.在生产直缝焊管线钢方面具有比其他厂家优越的条件.另一方面,酒钢地处西北管道建设中段,毗邻兰新铁路和312国道,交通便利,运输费用低,是较理想的管线钢供应地.因此,酒钢将开发直缝焊管用管线钢列为发展规划之一.1　钢的性能要求及成分设计依据API25L标准[5],根据西气东输管线工程要求,X60级管线钢的化学成分和性能要求分别如表1、表2所示.第2卷第2期材　料　与　冶　金　学　报Vol12No12　收稿日期:2003205212.　基金项目:教育部跨世纪优秀人才基金资助项目.　作者简介:王春怀(1961—),男,黑龙江讷河人,高级工程师,博士研究生;刘春明(1961—),男,陕西渭南人,东北大学教授,博士生导师;左良(1963—),男,安徽安庆人,东北大学教授,博士生导师1 根据管线钢的性能要求,即钢应具有足够高的强度,低的韧脆转变温度,高的冲击平台能以及良好的焊接性与耐蚀性,采用了降碳、增锰及Nb 、V 、Ti 微合金化的合金成分设计方案[6].钢的设计成分如表3所示.表1　X60级别管线钢化学成分要求Table 1　Reque st for chemical compo sition of X60grade pipeline steel标准质量分数/%C SiMnP SG B14164293≤0120≤01400175-1135≤01030≤01030API 25L≤0126-≤1135≤01030≤01030西部管线技术条件≤0120≤01400180-1140≤01030≤01025表2　X60级别管线钢性能要求Table 2　Reque st for propertie s of X60grade pipeline steel标准σ015MPaσbMPaδ%A k /J0℃-20℃G B14164293≥415≥515-≥31-API 25L≥413≥517---西部管线技术条件415～515≥515≥22-单样≥90平均≥140表3　酒钢X60级别管线钢的设计成分(质量分数)Table 3　De signed compo sition of X60grade pipeline steel in Jiusteel Com pany (mass fraction )%CSiMn PSNb V Ti ≤011≤014113≤0103≤010250102～01040105～01100102～01052　生产工艺路线工业试生产工艺流程如图1所示.采用L F 、喂Si 2Ca 2Ba 线和VD 炉对钢液进行精炼,以确保钢质的洁净度;采用较低的开轧和终轧温度、大的压下率以及轧后快速冷却,以使钢的显微组织得到细化.图1　生产工艺流程Fig 11　Production flow chart of X60grade pipeline steel69材料与冶金学报第2卷3　试验结果与分析311　气体含量及夹杂物评级钢中N和O的质量分数及夹杂物评级的检验结果见表4.与普通吹氩精炼钢相比,钢中夹杂物以及气体含量明显降低,已达到宝山钢铁集团(公司)同类产品的水平[7].这表明,L F处理+喂Si2Ca2Ba线+VD炉处理对于减少夹杂以及降低气体含量是相当有效的.312　拉伸性能拉伸试验的取样位置参照国标G B/T29752 1998,拉伸试样尺寸及拉伸试验按照国标G B/ T228288进行,拉伸性能的测试结果如表5所示.可以看出,试生产的管线钢板的强度与塑性不仅超过管线钢国标G B T14164293、美国API25L标准以及西部管线技术条件规定的X60级别管线钢的要求,而且已达到了API25L标准规定的X70级别管线钢的强度与塑性.表4　X60管线钢气体检验结果及夹杂物评级Table4　Re sults of gas examination and inclusion evaluation in X60grade pipeline steel炉号硫化物夹杂粗系细系氧化铝夹杂粗系细系硅酸盐夹杂粗系细系球状氧化物夹杂粗系细系[N] [O]10-6011001700150110001500154217 011001800150015011000155216 011001901100115011000153815 011002000150110001500155617平均4716表5　X60钢板的拉伸性能Table5　Tensile propertie s of X60gradepipeline steel plate s炉号σ015/MPaσb/MPaδ/% 0110017585～595685～71030～42 0110018585～595700～71529～37 0110019610～625725～71028～38 0110020610～615725～74032～42平均598～608709～72635～40313　低温冲击韧性低温冲击韧性试验按照国标G B/T22921994进行,测试结果如表6所示.可以看出,试生产的X60级别管线钢板在-20℃下的冲击韧性显著高于西部管线技术条件的规定,即使在-60℃下,所研制的管线钢也具有足够的冲击韧性,可以满足寒冷地区管线的技术要求.拉伸性能试验和低温冲击韧性试验的结果表明,酒钢研制的X60级别管线钢完全可以应用于西部管线建设,同时也表明所采用的冶炼工艺和轧制工艺是恰当的.表6　X60管线钢低温冲击韧性Table6　Impact value of X60grade pipeline steel at low temperature s炉号方向-20℃A k v/J 平均值/J-60℃ A k v/J 平均值/J0110017 0110018 0110019 0110020横215,246,23823310纵302,289,29129410横187,208,18519313纵284,267,26427117横186,182,198********,127,18614517纵240,258,25625113212,220,20021017横190,208,22420713138,174,14515213纵300,271,30029013191,238,19620813314　显微组织观察试生产的X60级别管线钢的典型显微组织如图2所示.显微组织为细小的铁素体加少量珠光体,无任何异常组织存在,这是钢具有良好力79第2期王春怀等:酒泉钢铁公司X60管线钢的研制图2　X60级别管线钢的典型显微组织Fig12　Typical micro structure s of X60grade pipeline steels学性能的保证.显然,铁素体晶粒的细化是由于采用了低的轧制温度、大的压下量和轧后快速冷却的工艺路线的必然结果.4　结　论(1)所研制的X60级别管线钢的性能不仅完全达到国标G B T14164293、美国API25L标准以及西部管线技术条件规定的X60级别管线钢的要求,可以应用于西部管线建设,而且达到了X70级别管线钢的水平.(2)L F—VD炉精炼处理显著降低了钢中气体和夹杂物含量,低温大压下量轧制和轧后快速冷却显著细化了钢的组织,从而保证了钢具有高的强度和良好的塑性及低温韧性.参考文献:[1]王仪康.石油天然气工业中高压输送管线用钢问题[J].石油专用管,1994,(1):1-8.[2]黄志潜.发展长输管道用埋弧直缝焊管适应国内外油气工业发展的需要[J].焊管,1998,21(4):1-8.[3]陈宝林.我国建设直缝埋弧焊管机组的前景[J].钢管,2000,29(2):5-9.[4]黄志潜.国外输气管道技术的发展现状和几点建议[J].焊管,2000,23(3):15-20.[5]API SPEC5L管线钢管[S],1995.4.1,第41版,美国石油学会标准.[6]陈钰珊.管线钢合金成分冶金设计的探讨[J].钢铁钒钛,1991,12(1):62-71.[7]朱立新,蒋晓放,许春雷.宝钢纯净钢生产技术进展[J].钢铁,2000,35(11):15-18.89材料与冶金学报第2卷。

高强韧性X60管线钢板ASP工艺优化及其强化机理的研究的开题报告

高强韧性X60管线钢板ASP工艺优化及其强化机理的研究的开题报告一、选题的背景和意义管线钢板是油气管道建设、输送和维护的基础材料之一，其性能和质量直接影响着油气运输的安全和效率。

随着油气开发的深入和管道建设的快速发展，对管线钢板的要求也越来越高。

高强韧性X60管线钢板具有优异的力学性能、良好的焊接性能和低温韧性，在油气管道建设中发挥着重要作用。

然而，目前国内市场上生产的X60管线钢板还存在一些问题，如焊接接头组织不均匀、板材内应力较大等，限制了产品的性能发挥和使用寿命。

因此，需要对X60管线钢板的生产工艺和强化机理进行深入研究，以提高其力学性能和质量，促进行业的发展。

二、研究内容和方法本研究将以国内某钢铁企业生产的X60管线钢板为研究对象，通过ASP工艺（accelerated cooling, controlled rolling, low carbon equivalent）的优化，探究其强化机理及性能提升。

具体研究内容包括：1.设计合理的ASP工艺，制备高强韧性X60管线钢板样品。

2.通过金相、扫描电镜等表征手段，对ASP工艺对管线钢板微观组织的影响进行研究。

3.通过拉伸试验等力学性能测试，在比较原始钢板和经过ASP工艺处理后的钢板性能差异的基础上，分析ASP工艺对管线钢板力学性能的影响。

4.通过低温冲击试验、脆性断口分析等手段，探究ASP工艺对管线钢板低温韧性的影响及其强化机理。

三、预期结果和意义本研究预计通过ASP工艺的优化，能够改善X60管线钢板的组织结构、减小板材内应力，提高其强韧性和低温韧性，进一步提高产品的质量和性能。

具体预期结果包括：1.成功设计出合理的ASP工艺，制备出高强韧性X60管线钢板样品。

2.研究ASP工艺对管线钢板的微观组织和力学性能的影响。

3.探究ASP工艺对管线钢板低温韧性的强化机理和影响。

4.为国内X60管线钢板的生产和应用提供技术支持和理论参考，促进我国油气管道建设的发展。

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P ≤0. 20
S ≤0. 008
Nb 0. 03～0. 05
V 0. 03～0. 05
A ls 0. 01～0. 03
经 LF 炉精炼后 ,钢板中氧、氮的质量分数较低 ,这与夹杂物级别较低相对应 ,钢质纯净 ,保证了试验钢的冶炼质量。 2. 2 轧制工艺与性能 ⑴轧制工艺中选择合适的加热温度 1 260 ～ 1 280 ℃,使钢中的 Nb、V、碳氮化物充分固溶 ,有利于这些碳氮化物在铁素体中弥散析出 ,提高强度。轧制采用四辊可逆式轧机两阶段控制轧制 ,并控制开轧温度在 1 080 ℃左右、待温厚度为 29 mm、再开轧温度在 880 ℃左右、终轧温度 770 ℃左右 ,二阶段累积压下变形量大于 60%。钢板的各项性能皆满
第 2期白志杰 :管线钢中厚板 X60的研制开发
11
了夹杂物形态 ,提高了钢板塑韧性、各向异性及焊接性能。钢种的设计成分 (质量分数 )见表 1。
C 0. 07～0. 10
Si 0. 1～0. 35
表 1 钢种的设计成分 ( % )
Mn 1. 25% ～1. 40%
足了用户要求 ,钢板实物质量达到了 X60管线钢的要求。 ⑵钢板轧后采用汽雾式冷却 (ADCO )设备以较快的速度 (10 ℃ / s)控冷。终冷温度为 670 ℃左右 , 冷却过程中只开启高压风 ,不开冷却水。加速冷却的主要目的在于 :使未再结晶区控制得到的效果能够为相变后获得良好的显微组织创造条件 ;控制微合金元素的析出 ,特别对钒而言 ,使其碳氮化物大多在加速冷却后析出 ,获得针状铁素体 ,提高钢板的强度和韧性 ,这一控轧控冷工艺所获得的金相组织见图 1和表 2。
表 2 熔敷金属的化学成分 ( )
型号
C Ci Ni Mo Mn Si P S Cu Nb
E308 216
0. 08 18. 0～21. 0 9. 0～11. 0
0. 75 0. 5～2. 5
0. 90 0. 04 0. 03 0. 75
E347 216
0. 08 18. 0～21. 0 9. 0～11. 0
参考文献 :
[ 1 ] 俞尚和. 焊接工艺人员手册 [M ]. 上海 :上海科学出版社 , 1991.
[ 2 ] 沈其文 ,等. 材料成型工艺 [M ]. 武汉 : 华中理工大学出版社 , 1999.
[ 3 ] 张万昌 ,等. 热加工工艺基础 [M ]. 北京 : 高等教育出版社 , 1991.
2 钢板的成分与性能
2. 1 钢的成分与冶炼基于 X60板对高强度、高韧性和良好焊接性能的要求 ,依据 AP I 5L 标准和用户的要求 ,酒钢在现有工艺技术装备条件下 ,在化学成分、冶炼工艺、轧制工艺等方面设计科学、合理的方案 ,研制的 X60 成分较好地满足了用户要求。 ⑴为了保证钢板良好的焊接性能和低温冲击性能 ,在化学成分设计上采用降碳增锰、添加 Nb、V、 A ls微合金化元素和控制轧制工艺等 ,充分发挥微合金化元素细晶强化和沉淀强化等作用 ,保证了钢板较高的强度和塑韧性。 ⑵钢中有害元素、气体和夹杂物严重影响钢的性能。在冶炼中采用铁水预脱硫将铁水中硫的质量分数降到 0. 035%以下 , BOF 精心冶炼、出钢时加 Si2A l2Ba脱氧 ,在 LF炉精炼时 ,强化脱磷、脱硫、脱氧、脱气操作 ,使钢中硫的质量分数降到 0. 008%以下、氢在 5 ×1026以下 ,减少了钢中夹杂物含量 ,改善
[ 4 ] 朱鸿官 ,等. 焊接结构 [M ]. 北京 : 机械工业出版社 ,
1981.
收稿日期 : 2009202209 作者简介 :靳红梅 ( 19722) ,女 , 1996 年毕业于甘肃工业大学焊接工艺及设备专业。
(上接第 11页 ) 如上所述 ,控轧控冷工艺对于提高 X60钢板强度非常有效 ,晶粒细化、带状组织削弱是确保强度提高的根本原因所在。
0 ℃横向冲击剪切面积 (%) 100 70 85 ≥70
0 ℃横向落锤 ( SA % ) 100 70 80 ≥70
3 分析与讨论
当钢板轧后以较快速度 (10 ℃ / s)控冷时 ,就基本避开了珠光体转变区域 ,而直接获得贝氏体组织。其中 ,铁素体和珠光体分别在控冷前后的冷却过程
中形成。可见 ,提高冷速既能使铁素体组织体积分
第 31卷第 2期 2009年 4月
甘肃冶金 GANSU M ETALLURGY
Vol. 31 No. 2 Ap r. , 2009
文章编号 : 167224461 (2009) 0220010202
管线钢中厚板 X60的研制开发
白志杰
(酒泉钢铁集团公司技术中心 ,甘肃嘉峪关 735100)
Abstract: In order to meet steady grow th in the p ipeline steel market demand, J ISCO using not only the design of low2carbon high manganese and m icroalloying elements but also well2designed technology system in smelting and rolling to ensure the p late’s physical quality during the course of develop ing 9. 53 mmX60 p ipeline steel p late. The results showed that the p ro2 duction of J ISCO ’s X60 p ipeline steel p late is well achieved the standards and user requirements. Key W ords: p ipeline steel; hot2rolled steel p late; controlled rolling and controlled coolling
图 1 钢板典型的金相组织
Hale Waihona Puke 表 2 板材金相组织统计结果
硫化物
氧化铝
硅酸盐球状氧化物
晶粒度 (级 ) 细系粗系细系粗系细系粗系细系粗系
9～11
0
0 0～1. 5 0～1 0～1 0～2 0～2 0～1
控轧控冷工艺研制钢板性能见表 3。总体分
析 ,控轧控冷研制 X60钢板的各项性能均符合技术要求。控轧控冷工艺研制钢板的典型组织为铁素体 + 珠光体。检测晶粒度为 9～11级、带状组织小于 1. 5 级。
4 结语
⑴X60钢成分设计采用低碳、高锰、微合金化元素是合理的 ,其结果满足了用户要求。 ⑵钢板的晶粒均匀 ,夹杂物级别较低 ,钢的脆性转变温度较低。
0. 75 0. 5～2. 5
0. 9 0. 04 0. 03
0. 75 8 ×C21. 00
5 现场管理方面
不锈钢的焊接切忌与普通铁合金混淆 ,禁止随处打弧 ,地线钳要求夹紧 ,以防止铁锈进入罐体后造成锈蚀 ,这可能是罐体出现锈蚀漏液的原因之一 ,罐体焊成后应用清水仔细冲洗。
6 结语
为了保证罐体产品的质量 ,材料上应保证母材的化学成分和与之相匹配的焊接材料 ,结构上考虑焊缝自由收缩 ,以降低焊接残余应力 ,工艺上改进下料的方法 ,保证下料质量 ,施焊时防止产生晶间腐蚀和热裂纹 ,现场管理方面严格遵守不锈钢焊接生产管理原则 ,从根本上解决罐体锈蚀漏液问题 ,实践证明效果良好。
数有限且相对缩短长大过程 ,又能促使过冷奥氏体
积累的相变能升高 ,为铁素体相变提供大量的晶核 ,
以致削弱晶粒细化和带状组织 ;则使钢板强度得到
明显改善。
(下转第 32页 )
32
甘肃冶金第 31卷
熔渣的产生 ,防止切割缝过热保证切割边缘整齐 ,以保证罐体组装时密贴 ,从而降低焊接残余应力。因下料有时立板为曲线外形 ,组装间隙将直接影响焊接残余应力的大小 ,间隙越大 ,焊接残余应力越大 , 间隙越小 ,焊接残余应力越小。目前 ,该不锈钢罐体装配中下料加工采用的是空气等离子切割下料 ,虽然这种方法下料 ,设备投资少 ,便于现场操作 ,但空气离子弧的热焓值高 ,加上氧和金属相互作用过程中放热 ,下料产生的金属氧化物熔渣残留氧化物较多 ,增大了产生热裂纹的倾向 ;另外在切割曲线时往往由于枪头晃动而使板材曲线边缘出现“坑洼 ”,经现场检查 ,其曲线“坑洼 ”量不低于 3 mm ,如在这些 “坑洼 ”处焊接时将产生很大的焊接残余应力存在于罐体中。因此如能从下料方式上采取措施降低刚度 ,方便焊缝收缩从而降低焊接残余应力 ,可提高罐体的耐蚀性。建议对不锈钢加工改用数控设备切割下料。这种方法不仅切割速度较高 ,热影响区小 ,而且能有效防止氧化物及“坑洼 ”导致的焊接残余应力及热裂纹倾向。 4. 2 焊接材料、焊接工艺选择奥氏体不锈钢手工电弧焊焊接应防止产生晶间腐蚀和热裂纹。在焊接规范方面应采用小线能量 (主要是用小电流 ) ,快速不摆动 ,立板与底板的角焊缝尽量后焊等工艺 ,另外在条件许可时可以采取措施预热罐体以减少温差 ,不断锤击焊缝使金属伸长 ,以减少焊接残余应力。要提高罐体的耐蚀性 ,就必须保证焊缝的耐蚀性。1Cr18N i9Ti不锈钢在焊接时应使用焊缝熔敷金属中有足够的稳定化元素 ,从 GB / T98321995《不锈钢焊条》中可知 , 1C r18N i9Ti材质应选 E347216焊条而不是 E308216。现场焊接时 ,要严格区分 ,不能混淆。2种焊条熔敷金属的化学成分见表 2。
1 引言
今后几年是我国建设能源管道输送的高峰年 , 据测算 ,“十一五 ”期间 ,我国需要油气管线用钢总量将达到 850 万 t左右。 2005 年管线钢产量达到 158万 t,虽然目前酒钢 CSP生产线能够生产这些牌号的管线钢 ,但受其产品厚度、宽度范围限制 ,还无法提供宽、厚规格的产品 ,目前西北地区除酒钢中板生产线外还不具备类似产品的生产能力 ,而目前开发管线钢的市场潜力巨大 ,所以 ,开发生产这一产品有利于发挥酒钢中板生产线的优势 ,并最终成为特色产品。因此 ,我们必须抓住机遇 ,提高品种板比例 ,以实现中厚板产品效益最大化。经“十五 ”期间的跨越式发展 ,酒钢已实现了设备的大型化和现代化 ,特别是建成了装备水平先进的炼钢二工序及中板工序 (四辊可逆式轧机 +汽雾冷却装置 )生产线 ,不但具备了生产高级别管线钢的条件 ,且在 X60 钢板试制中应用了控轧控冷工艺。