管線鋼X70的生產淺析

劉汝營 胡盛

【摘 ?要】通過合理的冶煉與控軋控冷工藝設定，生產了屈服強度490-600MPa，抗拉強度580-700MPa，-25℃沖擊功240J以上，DWTT落錘落錘溫度為-20℃到-30℃之間，剪切面積70%以上的X70管線鋼。滿足GB/T24186-2009的要求。

【關鍵詞】管線鋼;力學性能;中厚板;X70

隨著世界經濟飛速發展，石油天然氣的需求也日益增加，管線鋼具有相當重要的意義。石油天然氣能源的運輸主要依靠管道，也由此促進了管線工業的快速發展，特別是近年來石油、天然氣管道的發展十分迅速[1]。世界上的第一條管線鋼輸氣線是美國在1925年建成[2]。近年來世界上的石油液化氣管線主要以X70鋼級為主 [3]。

一、成分設計

為了滿足高性能要求，管線鋼采用低碳針狀鐵素體設計方案。這樣既能滿足高強度，又有良好的DWTT落錘性能。高韌性的管線鋼通常采用碳小于0.06%的超低碳含量設計[4][5]。合金化的成分設計X70管線鋼，采用低碳、Nb、V、Ti微合金化，較高的錳含量提高強度，保證性能要求。成分設計見表1。

二、工藝設計

根據X70的性能要求和使用特點，研究制定了冶煉和軋制工藝。采用鐵水預處理工藝，扒渣，轉爐冶煉，出鋼擋渣，鋼包氬氣管道通暢，LF和RH精煉，Ca處理控制夾雜物形態，充分吹氬促進夾雜物上浮，提高鋼水純凈度。連鑄采用動態輕壓下和電磁攪拌技術，減少鑄坯中心偏析，提高鑄坯內部質量。

軋制采用TMCP技術，控制組織晶粒大小形態，細化晶粒，提高鋼板性能。微合金元素促進奧氏體發生再結晶，細化奧氏體晶粒，析出強化，提高再結晶溫度，擴大未再結晶區。出鋼溫度1150℃。第一階段開軋溫度1100℃，大于再結晶溫度1060℃，保證能夠發生再結晶。二階段軋制溫度900℃，大于AC3溫度860℃，且低于1060℃。保證二階段軋制在非再結晶區進行軋制，避免組織發生部分再結晶導致組織不均勻，從而影響產品性能。終軋溫度800℃，軋后冷卻溫度30℃左右時獲得的組織為針狀鐵素體和少量的鐵素體。終冷溫度500℃，避免快速冷卻產生貝氏體組織。

三、試驗結果

生產后按軋件取樣，進行性能測試。拉伸試驗屈服強度490-600MPa，抗拉強度580-700 MPa，拉伸實驗數據見表2，符合標準要求。

分別頭部和尾部取樣加工進行全壁厚金相試驗，金相檢驗表明組織為針狀鐵素體結構和少量的鐵素體塊狀組織，見圖1，圖2。

四、結論

通過合理的成分及工藝設計，生產X70管線鋼的各項性能指標均滿足GB/T9711-2017要求。

通過TMCP控軋控冷工藝，鋼板顯微組織為針狀鐵素體和少量鐵素體，符合技術要求。

參考文獻：

[1]George I J.A Review：Pipeline Construction between 1948 and 1991 [J]，Pipe Line & Gas Industry，1998，1（1）：59-63

[2]熊祥江，吳清明，陳奇明等.工藝制度對X80級抗大變形管線鋼組織和性能的影響[J]，寬厚板，2011，17（1）：21.

[3]Wang X X.The Progress of High Grade Linepipe in China during the Recent 15 Years.Proceedings of the 3rd Baosteel Biennial Academic Conference，Shanghai，China，Sept.26-28，2008，vol.2，pp.E 7-16

[4]戰東平，姜周華，王文忠等.高潔凈度管線鋼中元素的作用與控制[J]，鋼鐵，2001，36（6）：67-69

[5]高惠臨.管線鋼-組織性能焊接行為[M]，西安：陜西科學技術出版社，1995.

（作者單位：南京鋼鐵股份有限公司）