N80-1油管在線控軋控冷工藝優化

俞 璐 曹銅壁

1河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）2林州鳳寶管業有限公司（456550）

0 引言

采用類似33Mn2V非調質鋼種生產鋼級N80-1油管是行業內目前的重要方法。非調質鋼種在熱加工生產中，需要嚴格控制好溫度和冷卻速度，才能獲得滿意組織與性能。鋼級N80-1油管拉伸強度和沖擊功均需滿足API標準要求，除化學成分外，生產上一般采用控軋控冷工藝路線。

油管N80-1（33Mn2V）88.9X6.45出現拉伸強度和沖擊功不合格情況，生產中采取旁通加熱、再加熱、常化等方式均試驗效果不佳，性能還是不穩定。后期調整工藝思路，通過調整相關工藝參數，批量生產約1200t油管N80-1組織性能合格。下面針對前期和后期生產的N80-1（33Mn2V），從生產工藝、組織、性能對比分析，為今后生產固化工藝、穩定生產提供指導意見[1]。

1 工藝設計及分析

1.1 工藝設計思路

N80-1/33Mn2V油管為正火態的珠光體+鐵素體組織，為保證較高拉伸強度和沖擊功，細化晶粒是主要控制手段。因此，生產中從以下三方面控制:

1）控制管坯環爐加熱溫度和縮短高溫（1000℃以上）加熱時間，防止奧氏體晶粒長大。

2）控制穿孔、軋管、熱定徑工序，降低軋制速度，在較低奧氏體化溫度區間軋制熱加工，通過熱加工產生動態再結晶和動態回復來細化晶粒、均勻組織。

3）控制熱定徑后終軋溫度在接近或略高于Ar相變點（700℃），后續空冷后靜態再結晶晶粒不易長大，組織析出物MV顆粒比較細小、彌散，最終形成細小均勻的鐵素體和珠光體組織[2]。

1.2 工藝主要參數設計

見表1。

1.3 工藝分析

1.3.1 金相顯微組織

通過對圖1前期和圖2后期的不同工藝下油管N80-1金相顯微組織觀察，前期生產的組織為珠光體+鐵素體+少量網狀鐵素體（即:P+F+少網F），組織不均且晶粒粗大，存在一定混晶組織，晶粒度80%/6級+20%/8級。后期生產的組織為珠光體+鐵素體（即:P+F），組織比較均勻細小，晶粒度8.5級。后期通過降低奧氏體組織區域軋制速度，動態再結晶細化晶粒效果更加明顯；降低張減機前入口速度和高壓除鱗壓力，降低終軋溫度，從而增加了奧氏體轉變珠光體冷卻速度，抑制網狀先共析鐵素體組織生成，得到更多晶粒細化的珠光體和鐵素體組織[3]。

表1 工藝主要設計參數

圖1 P+F+少網F，80%6級+20%8級

圖2 P+F，8.5級

1.3.2 力學性能

從表2可以看出，前期油管N80-1力學性能不穩定，屈服強度最小548MPa，沖擊功最小11J，屈服強度和沖擊功偏低且波動較大，產品批次力學性能合格率為92%左右。結合圖1前期生產N80-1的金相組織，組織粗大不均和少量網狀鐵素體是造成力學性能不合格的直接原因。后期油管N80-1力學性能穩定，屈服強度最小595MPa，沖擊功最小24J，屈服強度和沖擊功波動較小，產品批次力學性能合格率達到100%。結合圖2后期生產N80-1的金相組織，組織均勻細小，自然材料綜合力學性能較好[4-5]。

2 總結

1）通過油管N80-1控軋控冷工藝優化，最終穩定N80-1油管組織性能，滿足API標準要求。

2）對于油管N80-1/33Mn2V應注意1000℃以上晶粒長大傾向性，控制縮短1000℃加熱時間。

3）加工溫度和冷卻速度直接影響材料組織與性能，降低軋制速度，控制終軋溫度700℃~740℃。

4）建立控溫控軋體系，將環爐加熱溫度、時間，軋制速度、張減機入口速度、終軋溫度等工藝參數進行重點管控，形成工藝與組織性能之間穩定的對應關系。