X70M级管线钢倍宽生产的工艺研究

为了实现钢板宽度方向倍尺轧制X70M级管线钢,研究了等离子切割与火焰切割的X70M管线钢的组织类型,确定了切割对材质的影响范围、组织分布情况,制定了相应的倍宽生产管线钢的钢板切割方法与钢管焊接工艺等。结果表明:在钢水纯净度较好的情况下,X70M钢级钢板采用等离子切割边部影响范围小,晶粒度无明显增加,对管线焊接影响不大,采用较大能量焊接有利于提高焊接区域的力学性能,可满足X70M管线钢的使用要求。

两种不同成分X70M管线钢在HFW焊管中的应用

介绍了两种不同成分X70M钢级管线钢(A钢和B钢)在HFW焊管上的应用,从化学成分、冲击韧性、DWTT性能、对接性能、焊管整体性能等方面分析了其在HFW制管过程中的性能变化情况。应用表明:A钢在制管后屈服强度和抗拉强度呈现较小的变化,质量稳定性明显;B钢在制管后屈服强度有明显下降,抗拉强度无明显变化,有相对经济的制造成本优势;A钢和B钢在强度、韧性和焊接性方面均满足HFW制管工艺的要求。

高钢级耐酸性X70MS钢螺旋埋弧焊管的生产工艺及组织性能

采用低碳、低锰、微合金化设计和洁净化冶炼等工艺生产出了高钢级耐酸性X70MS钢热轧板,通过优化焊接工艺参数,采用耐酸性焊接材料,控制焊接热输入,控制钢管成型残余应力等措施,开发出了高钢级耐酸性X70MS钢螺旋埋弧焊管,并对其力学性能、HIC性能以及SSCC性能进行研究。结果表明:耐酸管母材的屈服强度为515～525MPa,抗拉强度为615～620MPa,焊缝抗拉强度为655～685 MPa,母材和焊缝的硬度均小于250HV10,0℃下母材的冲击功大于296J,焊缝冲击功大于120J;该耐酸管具有良好的耐HIC性能和耐SSCC性能,力学性能和耐蚀性能达到和远高于API SPEC 5L(44版)标准要求。

X70M厚板管线钢及管线管质量控制

为了满足管线钢用户对X70M厚板管线钢及管线管在夹杂物、板坯偏析、强度波动范围和DWTT性能等方面越来越严苛的要求,采用产品质量先期策划(APQP)方法和一贯制质量管理模式,优化生产工艺,识别关键工序控制点并加强过程稳定性控制。结果表明,该方法明显提高了X70M厚板管线钢和大直径焊管的性能稳定性和质量水平,生产的钢板及加工后的钢管均能满足用户的高标准要求。

X70M管线钢管高温拉伸性能研究

为了探究管线钢管在高温条件下的强度及塑性,采用X70M管线钢管进行了室温(20℃)与高温(300~600°C)条件下的拉伸试验,用Boltzmann函数对强度折减系数进行了S曲线拟合。试验结果表明:随着温度的升高,X70M管线钢的屈服强度、抗拉强度均呈下降趋势,屈服强度先于抗拉强度出现下降;断后伸长率随着温度升高无明显变化,但当温度升高至600℃时明显升高;均匀伸长率随着温度的升高呈下降趋势,应力-应变曲线由圆屋顶型变为更加陡峭的形状,形变强化和抵抗变形的能力随着温度的升高而下降。

低硬度X70M管线钢卷材的开发

采用纯净钢冶炼工艺、热机械轧制(TMCP)等技术开发的C-Mn-Cr-Nb系X70M管线钢热轧卷材,具有细小均匀的针状铁素体组织。X70M管线钢的强化机制为位错强化、细晶强化和析出强化,使钢具有低硬度(≤230 HV10)、高韧性和良好的焊接性等特点。采用X70M钢卷材螺旋焊制成的外径762 mm、壁厚15. 9 mm的钢管,各项性能均合格,特别是硬度≤248 HV10,低于设计要求值。

X70M管线钢焊接接头CTOD断裂韧性研究

采用CTOD(裂纹尖端张开位移)试验对X70M直缝埋弧焊管焊接接头的焊缝中心、熔合线和热影响区进行断裂韧性测试,并使用OM、SEM和EBSD对CTOD试样裂纹扩展区的微观组织进行观察。结果显示,X70M直缝埋弧焊管焊接接头的CTOD断裂韧性为:焊缝中心良好,熔合线波动大,热影响区最佳。焊缝中心的组织细小均匀,断裂韧性稳定;熔合线附近的组织形态和晶粒大小差异大,大角度晶界比例较低,链状M-A组元诱发应力集中,造成CTOD特征值离散性大,并且出现薄弱点;等效热影响区中的针状铁素体含量增多,有利于提高韧性。

高钢级X70MS抗酸管用埋弧焊丝开发

采用低C、低Mn,Cr-Ni-Mo-Nb合金体系,研制了一种高钢级X70MS抗酸管用埋弧焊丝。采用该焊丝埋弧焊所得熔覆金属的抗拉强度为605 MPa,-20℃冲击吸收能量大于65 J,焊缝金属中扩散氢含量平均仅1.36 mL/100 g。该焊丝与SJ101G2焊剂匹配进行X70MS抗酸埋弧焊管的现场试制,结果显示:焊缝外观和工艺性能良好,力学性能优良,抗拉强度高于580 MPa,焊接接头硬度低于240 HV10,0℃冲击吸收能量为214 J。经过氢致开裂试验,焊接接头CSR、CLR、CTR均为0,在90%SMYS应力载荷下进行SSCC测试,焊管管母和焊接接头均未断裂,管材表现出良好的力学性能和抗酸性,采用新开发的抗酸焊丝完全满足X70MS抗酸埋弧焊管性能要求。

X70MS管线钢抗HIC性能研究

X70MS管线钢主要用于输送含有H_(2)S等酸性介质的石油和天然气,由于其特殊的服役环境,因此需要管线钢具有非常良好的抗HIC性能。为了降低X70MS管线钢的HIC敏感性,提高其服役安全性,采用NACE TM 0284-2016氢致开裂标准试验方法,对X70MS管线钢的抗HIC性能进行了研究。结果表明:X70MS管线钢的组织为铁素体、贝氏体以及M/A岛;HIC试验中,裂纹的各个指标参数均符合国内西气东输工程用X70管线钢评定标准的要求,具有良好的抗HIC性能;HIC裂纹是由Al_(2)O_(3)夹杂物以及铸坯中C元素偏析遗传到钢板中形成大块状的M/A岛富碳组织所致,Al_(2)O_(3)夹杂物与M/A岛组织相互间的耦合作用会加剧X70MS管线钢抗HIC性能恶化,并且M/A岛组织数量、分布、尺寸是影响X70MS管线钢抗HIC性能的重要因素。

薄规格X70M钢级管线钢板的开发与生产

介绍了X70M钢级11.91 mm薄规格管线钢板的开发与生产情况;通过设计合理的化学成分、炼钢工艺、厚板工艺,及采用TMCP(控制轧制+ACC)厚板轧制工艺,成功开发出出口的薄规格X70钢级11.91 mm×2 803 mm管线钢钢板;分析钢板屈强比超标的原因,确定了控制薄规格钢板屈强比的关键因素。分析认为:厚板精轧道次分配量对钢板性能影响较大。随精轧末道次压下量的减少,钢板变薄导致其温降增大,引起钢板变形抗力和位错密度的急剧上升,从而引起钢板强度的上升;同时,较低温度下的轧制使冷却后的晶粒更加细小,因此屈服强度上升的幅度较抗拉强度上升的幅度大,引起钢板屈强比的上升。

低成本X70M管线钢热轧卷板的研制

介绍了鞍钢低成本X70M管线钢的研制情况。采用C-Mn-Nb-Cr合金体系设计,纯净钢冶炼,TMCP工艺轧制,所开发出的X70M热轧卷板组织为针状铁素体,位错密度高,析出均匀,通过组织强化、位错强化、细晶强化和析出强化等机制使产品具有高强度、高韧性和优异的低温韧性等特点。该产品的研制成功,降低了生产成本,支持了国家重大管道建设,具有良好的经济和社会效益。

超宽X70M钢板的超快冷工艺及产品性能研究

为了满足某超宽规格高钢级管线钢板出口项目要求,通过优化成分设计及冶炼轧制工艺,采用UFC超快冷工艺开发了厚度19.7~22.2 mm、宽度4376 mm的超宽X70M管线钢板,并实现了稳定生产。对批量生产的钢板进行了力学性能试验,试验结果显示,钢板屈服强度均值552 MPa,抗拉强度均值646 MPa,屈强比均值0.85%,-30℃冲击功均值>300 J,-15℃DWTT剪切面积均值92%。研究表明,开发的4376 mm超宽X70M钢板满足制管要求。

X70M钢级14.10mm板厚管线钢制管前后屈服强度变化规律

分析了X70M钢级14.10 mm板厚管线钢制管前后屈服强度变化规律;利用试验结果及大生产的性能统计数据,得出通过钢板屈服强度Rt0.5、拉伸曲线形态(金相组织类型)两种预测制管前后屈服强度变化规律的方法。分析认为:X70M钢级14.10 mm板厚管线钢的屈服强度越高,制管后屈服强度下降越多;钢板屈服强度越低,制管后屈服强度上升越多。

X70M大壁厚螺旋埋弧焊管丁字焊缝工艺性能研究

X70M大壁厚螺旋埋弧焊管丁字焊缝焊接接头强度过高,经过成型器反变形易产生层状撕裂,焊缝热影响区温度过高易使焊缝组织产生脆化现象,为了确保X70M大壁厚螺旋埋弧焊管丁字焊缝焊接接头的各项性能指标,采用H08D焊丝与SJ101G焊剂匹配进行工艺试验,焊接过程中严格控制层间温度、减小焊接热输入及焊后热处理形式,通过试验得出了合理的焊接工艺。试验结果表明,按该工艺所焊试件的各项性能指标均达到API SPEC 5L PSL2标准及客户技术条件,采用此工艺已成功地生产了数万吨尼日利亚输油管线用管,效果良好。

回火温度对X70M管线钢板组织与性能的影响

采用微观组织分析技术研究了不同回火温度对X70M级管线钢组织性能的影响规律。结果表明:随着回火温度的升高,试验材料的屈服强度与抗拉强度先升高后下降,在550℃时,抗拉强度达到最大值;当回火温度进一步升高时,虽然屈服强度保持增加,但抗拉强度逐渐降低、屈强比升高、落锤低温韧性降低。分析表明:轧态钢板通过回火后,材料组织中位错密度逐渐降低,M-A开始分解,亚晶界合并,新的析出相形成,不同回火温度析出相的组织类型、结构、数量存在明显差异;总的来说,随着回火温度的升高,位错密度降低,M-A分解加剧,析出相增多并开始长大;所以试验钢板的屈服强度增大,亚晶界开始大量合并,多边形铁素体聚集长大,析出强化减弱,抗拉强度降低,落锤低温韧性降低。

抗H2S腐蚀X70MS管线钢的开发

针对X70MS管线用钢板开发过程中钢板芯部落锤性能不良的问题,采用了不添加Mo、低碳的化学成分设计,且冶炼过程严格控制S、P含量;对轧制工艺进行了优化,采用粗轧3道次(递增的压下率)和精轧前3道次(递减的压下率)单道次压下率大于18%的轧制工艺,以及开冷温度控制为750~760℃,钢板出超快冷返红温度控制为490~520℃的措施,保证钢板芯部获得了细小针状铁素体组织,显著改善了钢板芯部落锤性能。此外,对钢板抗HIC和抗SSCC性能进行了评价,结果表明X70MS管线钢具有良好的抗HIC和SSCC性能。

X70M管线钢终冷温度偏差大原因分析及工艺改进

针对湛江钢铁4 200mm厚板轧机生产X70M管线钢时,冷床上钢板上表面呈现明显的带状氧化铁皮现象,不仅影响钢板表面质量,而且造成钢板终冷温度波动。从机械、工艺两方面进行深入分析,通过除鳞打击试验验证钢板宽度方向除鳞效果,并结合带状氧化铁皮对钢板经Mulpic快速冷却后终冷温度均匀性的影响,对精轧除鳞工艺制度进行改进,在确保钢板终轧温度的基础上,可以通过合理布局除鳞道次进行改进,新增除鳞道次越接近终轧末道次,除鳞效果越显著,并对除鳞喷嘴安装及维护提出可行性方案,现场生产实践证明,上述策略能够改善X70M管线钢除鳞效果。

特宽幅X70M管线钢工业开发

南钢根据沙特阿美技术规范要求及宽厚板5 m轧机装备特点,合理设计了冶炼成分及工艺流程,得到了成分均匀、组织优异的260 mm×2570 mm断面坯料。采用TMCP轧制工艺,超快冷冷却技术,获得细小均匀的以针状铁素体为主的细晶组织,开发的产品具有良好的力学性能及优异的低温冲击韧性。通过小批量轧制技术,确定了工业生产工艺,产品性能合格率高。南钢成为批量供应特宽幅X70M级管线钢板的工业产品基地。