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。

X70MS抗酸直缝焊管的研制

对HIC和SSC的腐蚀原理和试验方法进行了分析。介绍了抗酸管的适用范围。通过对X70MS母材和焊接规范的设计,采用合理的制管工艺试制了φ1016mm×26.2mm抗酸钢管。力学、金相和腐蚀试验表明钢管性能满足API SPEC 5L标准要求。

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。

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。

宝钢中等壁厚低屈强比X70M管线钢板的研发

为了获得力学性能优良、经济型的中等壁厚X70M管线钢板,采用C-Mn-Cr-Nb-Ti成分设计,利用低温区精轧+DQ工艺生产了中等壁厚X70M管线钢板,并与传统工艺进行了性能对比。结果显示,新工艺生产的管线钢板拉伸曲线呈现类圆弧顶圆滑过渡形态,钢板抗拉强度较高,屈服强度适中,屈强比控制在较低水平。结果说明,开发的新工艺平衡了析出强化与固溶强化分别对屈服强度与抗拉强度的正贡献关系,提升了钢板抗拉强度,扩大了屈服强度与抗拉强度的差值,解决了中等壁厚X70M管线钢板屈强比偏高的难题。

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。

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。

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。

X70M管线钢板坯中心偏析控制与分析

随着管线钢生产技术的不断提高,管线工程已经拓展为陆地及海洋油气长输管线、煤及矿浆等介质的输送,管线钢的服役、施工条件恶化,因而现场环焊技术也成为管线研究的热点之一。为持续提升现场环焊后的管线性能,部分管线设计院及专家不仅对管线钢板的成品性能提出了较高的要求,同时对钢铁冶炼、轧制过程中的关键工艺参数也提出了明确的要求。本文通过对宝钢出口澳大利亚X70M管线钢的板坯中心偏析实绩,通过合理的化学成分设计以及炼钢连铸工艺参数设计确定了满足用户要求的板坯中心偏析的控制方案,同时针对不同中心偏析评级的钢板进行了成分及硬度的测试分析,以确定满足管线钢现场环焊后对冲击性能的要求。

X70M管线钢低强匹配焊材工艺研究

通过对X70M钢焊接性进行分析,采取低强匹配焊材,并采取合适的预热温度及焊接工艺方法,保证焊口的质量并使焊缝、熔合区及热影响区能够获得较好的性能,验证了X70M管线钢低强匹配焊材的可行性,为海外工程施工做好了技术支持。

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。

X70MS螺旋埋弧焊管的研制

为了开发酸性服役条件下的管线用管,通过对耐酸管硬度控制的研究、X70MS钢级卷板化学成分的设计、焊接材料的合理匹配以及焊接工艺参数的调整,研制出了X70MS钢级Φ711 mm×9.5 mm规格耐酸性埋弧焊管,并对试制钢管进行了化学成分分析、显微组织分析、硬度测试、力学性能检验以及HIC和SSC试验。试验结果显示,焊管管体屈服强度为489~555 MPa、抗拉强度为597~607 MPa,焊缝抗拉强度为667~679 MPa,管体和焊缝硬度均小于250HV10,0℃下母材冲击功大于226 J,焊缝单个冲击功大于169 J;母材、焊缝和热影响区裂纹敏感率(CSR)、裂纹长度率(CLR)、裂纹厚度率(CTR)均为零;在72%SMYS、80%SMYS和90%SMYS三种载荷下SSC试样的拉伸面在10倍显微镜下均未发现断裂。试制结果表明,X70MS管材表现出良好的力学性能和耐酸性,各项性能满足API SPEC 5L标准要求。

中缅石油X70M管线钢对接焊技术探讨

X70M管线钢已广泛用于加工制造油气管线。以中缅石油项目中某管道对接为例,分析了X70M管道钢的化学成分、力学性能和焊接性;针对X70M管道钢易产生冷裂纹及施工环境比较潮湿的特点,通过选择合适的焊接材料、坡口形式、焊接层数及焊接工艺参数,从而保证了焊接质量。

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。

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。