6管线钢的研发过程及方向李树庆潘贻芳(天津钢铁有限公司,300301[摘要]介绍了管线钢的发展过程及研究方向,论述了管线钢的冶炼、轧制技术及质量控制和性能控制要点,提出了开发管线钢应该注意解决的问题。关键词管线钢纯净钢,台炼微合金化控制轧制管线输送石油天然气具有高效、经济、安全、无污染等特点,是长距离输送油气的有效工具。为提高输送效率、降低能耗、减少投资和降低管线运营费用.长输管线向高压、大口径发展已成趋势。这样采用高强度管线钢将更经济,同时由于管线途经的地理环境恶劣.对安全性要求高,需采用焊接方式制管和施工.因而对管线用钢在强度、韧性、焊接性和抗腐蚀性等方面不断提出更高的严格要求。近年来,国内石油与冶金行业联合攻关,相继成功开发了符合质量技术要求的x70、x80热轧板卷、宽厚钢板及螺旋缝埋弧焊管和直缝埋弧焊管等,我国生产x70、x80管线钢已经趋向成熟。为确保管线钢的安全可靠性,在借鉴国际上先进成功经验的基础上.应进一步加强x80及更高级管线钢的应用基础研究和相关技术攻关。1管线钢的发展历史早期的管线钢一直采用C、Mn、si型的普通碳素钢,在冶金上侧重于性能,对化学成分没有严格的规定。自20世纪60年代开始,随着输油、气管道输送压力和管径的增大,开始采用低合金高强钢(HsLA。主要以热轧及正火状态供货。这类钢的化学成分:c≤0.20%.≤合金元素3%一5%。随着管线钢的进一步发展。到20世纪60年代末70年代初,美国石油组织在API5Ⅸ和API5LS标准中提出了微合金控轧钢x56、x60、x65系列。这种钢突破了传统钢的观念,碳含量为0.10%一O.14%,≤在钢中加入0.20%的Nb、V、Ti等合金元素,并通过控轧工艺使钢的力学性能得到显著改善。到1973年和1985年.API标准又相继增加了X70和X80钢,而后又开发了X100管线钢,碳含量降到0.0l%~0.05%,碳当量相应地降到0.37以下,开发出真正现代意义上的多元微合金化控轧控冷管线钢。我国管线钢的应用和起步较晚,过去已铺设的油、气管线大部分采用Q235和16Mn“钢。六”五期间,我国开始按照API标准研制x60、x65管线钢,并成功地与进口钢管一起用于管线铺设。20世纪90年代初宝钢、武钢相继开发了x70管线钢,并在涩宁兰管道工程上应用。21世纪初宝钢、武钢、鞍钢等又开发了高钢级x80管线钢,并在西气东输工程上应用。目前他们正向开发x100等更高级管线钢迈进。2管线钢的质量控制管线钢主要用于输油、气管道,要求特性为:钢材的强度高、韧性好;抗氢致裂纹(HIc性能好;抗H2S腐蚀能力强;钢材的疲劳强度高;焊接性好。要求管线钢必须是纯净钢,其洁净度要求:超低s、低P、低H、低O,加钙处理使硫化物夹杂球化。钢的抗拉强度和屈服强度是由钢的化学成分和轧制工艺所决定的。输气管线选材时,应选用屈服强度较高的钢种,以减少钢的用量。但并非屈服强度越高越好,屈服强度太高会降低钢的韧性。选钢种时还应考虑钢的屈服强度与抗拉强度的比例关系~屈强比.用以保证制管成型质量和焊接性能。钢在经反复拉伸压缩后,力学性能会发生变化,强度降低,严重的降低15%,即包申格效应。在定购制管用钢板时必须考虑这一因素。可采取在该级别钢的最小屈服强度的基础上提高40~50MPa。钢材的断裂韧性与化学成分、合金元素、热处理工艺、材料厚度和方向性有关。应尽可能降低钢中c、s、P的含量,适当添加V、Nb、Ti、Ni等合金元素,采用控制轧制、控制冷却等工艺,使钢的纯度提高,材质均匀.晶粒细化,可提高钢韧性。目前采取方法多为降C增Mn。管线钢在含硫化氢的油、气环境中,因腐蚀产生t蒜滁鬯姜挈。§萋;誊。一秣繇摄tjyj@tjyj。黪j澎—一'硼怯届孺万方数据霪⑨⑨⑤年第日期总第日窜星期管线鲴的研琰遇程及方向的氢侵入钢内而产生氢致裂纹(HIC开裂。因此,要求输送酸性油、气管线钢应该具有极低的含硫量,并进行有效的非金属夹杂物形态控制和减少显微成分偏析。管线钢的硬度值对HIC也有重要的影响,为防止钢中氢致裂纹.一般认为应将硬度控制在HV265以下。管线钢的成分举例见表1。硫是管线钢中影响抗HIc能力的主要元素.当钢中[s]≥50×10巧,随钢中硫的增加,HIc的敏感性显著增加,当钢中[s≤】20×10巧时,HIc明显降低。7硫还影响管线钢的低温冲击韧性,降低硫含量可显著提高冲击韧性...