影响管线钢X60屈强比的基础参数研究

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终轧温度
图４终轧温度对屈强比的影响
图４中的终轧温度取自生产线上高温测温仪读数，从图中可以看出，屈强比较高的点主要集中在较低 的终轧温度段，屈强比较低的点主要集中在终轧温度较高的区域，随终轧温度升高，屈强比呈下降趋势。因 为终轧温度高，奥氏体晶粒发生回复软化，减弱了此阶段形变能的积累，从而降低晶体相变驱动力，不利于细 化晶粒‘“。适当降低终轧温度，使其更接近相变温度，轧后相变迅速发生，有效地细化了晶粒，而细化晶粒对 屈服强度的贡献要大于对抗拉强度的贡献，导致钢板屈强比超标。
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
ｏｎ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＴＭ ｒｏｌｌｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ—ｃｏｏｌ—
ＯＵｔ
ｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ
ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｔｅｅｌ Ｘ６０ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｃａｒｒｉｅｄ
５．３水冷工艺对屈强比的影响
同样对于大生产中成分相近的炉批次，我们又分析了冷却工艺对屈强比的影响。图５是管线钢Ｘ６０的 终冷温度对屈强比的影响趋势。
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终冷温度
图５终冷温度对屈强比的影响
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图５中的终冷温度取自生产线上高温测温仪读数，从图中可以看出，屈强比较高的点主要集中在较高 的终冷温度段，屈强比较低的点主要集中在终冷温度较低的区域，可见随终冷温度降低，屈强比呈下降趋势。 通过控制水冷工艺，来控制相变后的组织，使其组织形态为具有亚晶界的贝氏体铁素体和弥散的二次相，能 有效降低管线钢的屈强比。 ６
ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎ— ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒ ｄｅ—
ｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄａｔａ．Ｉｔ ｗａｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ ｐｒｏｐｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ
ｃｒｅａｓｅ
ｃｏｎｔｅｎｔ
ｏｆ ｎｉｏｂｉｕｍ
ｃｏｎｔｅｎｔ
ｉｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｔＯ
ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｔｅｅｌ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
８２６
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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。
ｓｔｅｅｌ ｒｅｄｕｃｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｔｅｅｌ，ｙｉｅｌｄ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒａｔｉｏ，ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＴＭ ｒｏｌｌｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｗａｔｅｒ—
ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ
１
引言
作为输送石油和天然气的管道，安全至关重要，而屈强比是表征材料从起始塑性变形到最后断裂的形变
参考文献 ［＇１］Ｐｉｓｔｏｎｅ
—９８ Ｖ．Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ
ｔｏ
ｐｒｅｖｅｎｔ
ｄｕｃｔｉｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ．ＥＰＲＧ ２５ Ａｎｎｉｖｅｒｓａｒｙ Ｍｅｅｔｉｎｇ Ｂｒｕｓｓｅｌｓ，１９９７：８７
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ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｒｏｌｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈａｄ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｙｉｅｌｄ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒａｆｔ一
０．Ｗｈｅｎ
ｔｈｅ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｗａｔｅｒ—ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｄｕｃｅｄ，ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ
结论
（１）工业数据表明，碳含量的适当提高和铌含量的适当降低，对改善管线钢的屈强比是有益的。精轧阶
段的终轧温度的适当提高有利于降低管线钢的屈强比。终冷温度的降低可以明显降低管线钢的屈强比。 （２）晶粒越细，造成组织中软相铁素体的强度和硬相珠光体之间的强度差变小。当发生变形时，珠光体 不能再作为硬相承担软相传递来的应力集中，导致钢屈服后的加工硬化能力变弱，届强比变高。 （３）贝氏体、铁素体组织具有结合得很好的相界面，位错密度很高，这些都会导致加工硬化速率升高，推 迟屈服后缩颈现象的发生，拉大抗拉强度和屈服强度的差值，大大降低屈强比。
影响管线钢Ｘ６０屈强比的基础参数研究
李少坡 陈松林 李家鼎 刘学一
（首钢技术研究院宽厚板研究所，北京，１０００４１）
摘要通过工业大生产中的实际数据，分析了化学成分、控轧制度和水冷工艺对管线钢Ｘ６０的屈强比的影响。 工业数据表明，碳含量的适当提高和铌含量的适当降低，对改善管线钢的屈强比是有益的；精轧阶段的终轧温度的
适当提高有利于降低管线钢的屈强比；随着轧后的终冷温度的降低，管线钢的屈强比的降低趋势很明显。
关键词管线钢屈强比化学成分热轧制度水冷工艺
Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｂａｓｉｃ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ｏｎ
ｙｉｅｌｄ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ
ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｔｅｅｌ Ｘ６ ０
ＬＩ Ｓｈａｏ—ｐｏ，ＣＨＥＮ Ｓｏｎｇ—ｌｉｎ，ＬＩ Ｊｉａ—ｄｉｎｇ，ＬＩＵ Ｘｕｅ—ｙｉ （Ｓｈｏｕｇａｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｒｉｎｇ，１０００４１）
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索体、少量珠光体、粒状贝氏体和ＭＡ岛。贝氏体铁索体晶界不明显，内部存在亚 晶界。富碳相百分古量较少，而且呈弥散分布。贝氏体铁索体呈针状或板条状，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。
Ｖ—Ｔ、复合微台金化－同时添加提高低温韧
性的合金成分设计。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 好。 ３
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１可见，大生产的ｘ６０具有较低的碳含量和
０．９３［引。
基于目前工业大生产中的实际数据，本文对管线钢Ｘ６０的化学成分、控轧制度和轧后水冷工艺对屈强 比的影响作了研究，为优化生产提供参考。
２
Ｘ６０管线钢板的成分设计和工艺特点
此批工业大生产的管线钢Ｘ６０，要求具有良好的强韧性搭配，良好的焊接性能，同时具有高的韧性止裂
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性能。于是采用较低碳含量、适量锰含量，超低磷硫含量，Ｎｂ
较低的磷硫含量、Ｎｂ
Ｖ－－Ｔｉ复合微台金化、适量其它合金，这为保证管线钢板的综合性能奠定了基础。
表ｌ管线钢ｘ６０化学成分（质量分数）
“
表２为工业大生产的管线钢Ｘ６０的综合力学性能，由表２可见，大生产的Ｘ６０钢板的屈服强度较高，超 出技术要求约６０ＭＰａ以上，但波动范围较大，抗拉强度约６００ＭＰａ左右，并具有较高的延伸率，一２０℃的夏 比冲击功约４００Ｊ，剪切面积太于８０％，１５＂Ｃ的ＤＷＴＴ断口剪切面积大于９０％，说明大生产的Ｘ６０具有较 高的强度和较好的抗动态撕裂能力。
５基础参数研究
５．１
化学成分对屈强比的影响
低屈强比是管线钢中一个比较难以控制的技术要求之一，因为影响屈强比的因素很多，错综复杂。所以 我们选Biblioteka Baidu了大生产中轧制工艺制度相同的钢，分析化学成分对其屈强比的影响。图２是Ｘ６０管线钢中碳含 量对屈强比的影响趋势。
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碳含量
图２碳含量对届强比的影响
从图２中可以看出一个趋势，随着碳含量的增加，管线钢Ｘ６０的屈强比降低。这是因为碳元素是提高 管线钢板抗拉强度的最有效元素，适当提高碳含量可以降低钢板的屈强比。 图３是管线钢Ｘ６０中铌含量对屈强比的影响趋势。
能力，所以屈强比是管线钢中重要的力学性能要求之一。通常认为，屈强比越小，材料的变形能力越大，强度 裕度越大；屈强比越大，材料屈服后的塑性范围越小，越容易产生断裂破坏。ＥＰＲＧ的研究也认为：在钢管承 受内压变形至破裂前，环向变形存在一个极限值，该值随钢管的屈强比增大而减小［１］。所以出于对管道的安 全考虑，管线钢的屈强比一般要求不能大于某一个值。目前，国内外各管道规范对这一指标的要求不尽相 同，一般Ｘ６５级别以下要求不能大于０．８５，Ｘ７０或者更高级别的管线对屈强比的要求可以放宽到０．９０甚至