22mm厚X80管線鋼試制1

鄭中 劉宏亮,2 黃健 姜育男 劉志璞 文小明 趙迪

(1.本鋼集團有限公司,遼寧本溪 117000；2.東北大學材料與冶金學院,遼寧沈陽 110004)

22mm厚X80管線鋼試制1

鄭中1劉宏亮1,2黃健1姜育男1劉志璞1文小明1趙迪1

(1.本鋼集團有限公司,遼寧本溪 117000；2.東北大學材料與冶金學院,遼寧沈陽 110004)

企業依托其2300mm熱軋機組設備優勢，研制開發了第三代22mm厚規格X80管線鋼。研發初期低溫韌性(-15℃)DWTT偏低成為制約批量生產的瓶頸。分析發現，組織不均是引起DWTT性能不合格的主要因素，經過對成分和軋制工藝等技術參數的調整，成功解決了韌性偏低的問題，并順利通過客戶的入場檢驗，進行焊管試制。

管線鋼 厚規格 DWTT X80

隨著我國經濟持續穩定的增長，我國對能源的需求也與日俱增，過去十年，中國天然氣消費增長兩倍，未來十年仍將保持同樣的增長速度。隨著管道運輸的發展，管線鋼向兩個方向發展，一方面要求管線鋼強度級別增加；而另一方面，則要求管線鋼厚度不斷增加。

本企業借助其2300mm熱軋機組設備試制22mm厚規格X80管線鋼板卷，產品的強度指標超過標準要求，但韌性不穩定，本研究重點對此進行分析。

1 X80管線鋼的成分及工藝

對于厚規格X80管線鋼而言，既要考慮進精軋前奧氏體晶粒尺寸的細化，又同時需要考慮采用較快冷卻速率保障心部組織[1-3]。因此，本研究一方面，添加較高的Nb和Cr進行控制軋制，細化奧氏體晶粒尺寸，另一方面添加Mo等合金，發揮對相變的影響作用。具體試制鋼板的成分如表1所示。

圖1 管線鋼金相組織

圖2 系列沖擊功檢驗結果

圖3 DWTT斷口形貌

表1 試制鋼板的化學成分，質量分數%

表2 22mm厚規格X80標準要求

生產的工藝流程為：鐵水預處理→轉爐冶煉→爐外精煉→板坯連鑄機→蓄熱式加熱爐→2300mm熱連軋機組→控軋控冷→卷取包裝。

2 試驗結果與分析

2.1 試驗鋼組織

軋制后管線鋼組織以準多邊形鐵素體、粒狀貝氏體以及少量貝氏體鐵素體為主，如圖2所示。該類型組織具有良好的強韌性，是X80鋼級管線鋼的典型金相組織。

2.2 拉伸試驗及分析

試驗的鋼板表面質量良好，隨機抽取一卷頭部、中部、尾部通卷取樣分析，拉伸試樣取樣方向與軋制方向呈30°，結果表明，拉伸性能完全滿足標準要求，并與標準要求相比有很大的富余量，通卷拉伸性能穩定，屈服強度正585～615MPa之間，抗拉強度在685～710MPa之間，標準如表2所示。

2.3 試制鋼板的沖擊韌性

為檢驗試制鋼板不同位置沖擊性能的均勻性，同樣在鋼板頭部、中部、尾部的寬度1/4位置取夏比沖擊試樣，如表2所示。測試結果表明，沖擊韌性也相對穩定280~370J，-20℃的沖擊功與標準要求相比有很大富余量。

制管后對管體取樣分析其韌脆轉變溫度，分別在管體橫向和縱向取樣，進行不同溫度測試，結果如圖2所示，分析認為韌脆轉變溫度為-20℃。

2.4 落錘性能測試結果

前期生產過程中出現DWTT不穩定問題，部分試樣DWTT低至40，如圖3(a)所示，后期采用增加冷卻速率同時降低卷曲溫度的方式進行生產，所得試樣DWTT獲得改善，滿足性能要求，如圖3(b)所示。

3 結語

以準多邊形鐵素體、粒狀貝氏體以及少量貝氏體鐵素體為主的組織，止裂性能理想，是改善厚規格X80管線鋼DWTT性能的主要原因。卷曲溫度降低和冷卻速率增加有利于獲得上述混合組織，對DWTT性能影響明顯，是生產厚規格X80管線鋼的關鍵技術因素。盡管研發的厚規格X80滿足性能要求，但韌脆轉變溫度相對較高，還需進一步進行深入研究。

[1]C.J. Liu, H.L. Liu and M.F. Jiang, Effect of Rare Earth Elements on Transformation Behavior and Microstructure Characteristics in X80 Pipeline steels[J],Rare metal Materials and Engineering.2011,40(S3)：51-55.

[2]劉宏亮,劉承軍,王云盛 等.稀土管線鋼軋制工藝的模型研究[J].稀土,2011,32(3)：1-7.

[3]劉宏亮,劉承軍,姜茂發.稀土對X80管線鋼中鈮元素賦存形式的影響[J].稀土,2011.32(5)：6-11.

劉宏亮(1982-)，遼寧省鐵嶺市，博士后,研究方向：微合金理論與軋鋼工藝研究。