钻杆用微合金化钢的控制轧制和热处理工艺

目前API标准规定的最高钢级钻杆——S135级钻杆的强度和韧度均不能满足超深井钻采的需要。为此,在高强度钻杆钢中添加微合金元素V、Nb配合控轧控冷技术,并调整调质热处理工艺,对比研究传统调质工艺和控制轧制-调质工艺对该钢强度和韧度的影响。研究结果表明,经控制轧制后钢的晶粒度明显细化,使得强度和韧度得到明显的提高;Mo元素和Nb、V微合金元素的碳化物在500℃以上会出现回火二次强化现象;加入Nb元素可降低2#钢板条的宽度,同时Mo元素和Nb、V微合金元素在钢中形成了不同于针状渗碳体的颗粒状和球状碳化物,分别为NbC、VC和Mo2C,这种形状的碳化物有利于提高钢的韧度。     

日本JFE公司开发的低温韧性优良的X80电阻焊管线管

概述了日本JFE公司开发的低温韧性优良的X80电阻焊(HFW)管线钢管的性能和特点。为了提高天然气和石油的输送效率,厚壁高强度的管线钢管逐渐被应用于高压管线的敷设。为进一步提高X80管线钢管用热轧卷板性能,研究了热轧卷板的组织、化学成分对强度和韧性的影响。在此研究基础上,JFE公司采用TMCP轧制工艺开发了具有细化析出物、没有珠光体或马氏体组织的超低碳贝氏体铁素体钢。采用所开发的钢制成的HFW管线钢管因其母材和焊缝具有良好的匹配性能,特别适用于低温环境。     

HTP X70级热轧卷板的研究开发与应用

介绍了化学成分、轧制工艺对HTP X70级热轧卷板的性能影响,以及HTP X70级钢的应用情况。研究表明:低C－Mn－高Nb的HTP钢,随着Nb含量的增加,屈服强度、抗拉强度增加;在低C－Mn－高Nb的HTP钢成分的基础上,加入Mo或以Cr代Mo、以Cr部分替代Mo均可以提高钢的强度,但韧性下降;单独添加Mo,钢的韧性下降最少,其次为以Cr部分代替Mo的钢。随着终轧温度的降低,HTP X70级钢的强度、断裂韧性升高,与低Nb X70级钢相比,HTP X70级钢具有更高的冲击功。随着卷取温度的升高,强度升高,在600 ℃达到最高值;但是随着卷取温度的升高,断裂韧性下降。武钢已批量生产189 832 t HTP X70级钢,批量生产稳定。HTP X70级钢包辛格效应、冷变形导致管体屈服强度下降35 MPa,屈强比下降0.033,韧性下降近18 J,塑性下降3.5%;HTP X70级钢管管体性能、焊缝、热影响区的低温韧性优良。     

Cr9Mo钢管的焊接

Cr9Mo钢系低合金铁素体——马氏体耐热钢,九江炼油厂重整加氢二联合工程中的四合一加热炉炉管用的日本STFA26钢与该钢种相似。为此,在施工前我们作了Cr9Mo钢的焊接试验。 1 Cr9Mo钢管的可焊性分析 STFA26钢与Cr9Mo钢的化学成份和机械性能见表1。该种钢加入铬的主要作用是提高钢的抗氧化性和高温强度;加入钼则使钢的高温强度提高。Cr9Mo钢由于含有较多的Cr、Mo元素,因此淬硬倾向增大。焊后近缝区易硬化,在一定刚性下易产生裂纹,必须进行焊前预热和焊后高温回火,以改善组织。但预热温度过高及焊接线能量过大,都会使接头出现晶界碳     

深海用X70高强度厚壁管线钢及焊管的开发

为了保证深海油气管线钢管的可靠运行,针对深海用管线钢及钢管性能的要求,通过采用低C、Nb、Ti微合金化和复合添加Ni、Mo等合金元素的成分设计和合理的管线钢热机械控制工艺(TMCP),开发出具有高强度、强低温韧性及良好焊接性能的X70钢级壁厚40.5 mm高强度深海用管线钢和小径厚比(D/t)的Φ762 mm×40.5 mm管线钢管。试验检测结果表明,钢管的强度、韧性、硬度等性能满足相关技术指标要求,具有良好的塑性变形能力和低温韧性。     

西气东输二线用高Nb X80级管线钢宽厚板的开发

介绍了宝钢高Nb成分X80级直缝埋弧焊管用管线钢厚板的开发目标和设计思想,论述了开发的X80级钢板和直缝埋弧焊管的工业化试制情况,重点分析了X80级钢板和直缝埋弧焊管的理化性能。分析结果表明,试制钢板具有超低的C含量、较高的Mn和Nb含量,且显微组织细小,具有较高的强度、韧性及良好的焊接性,试制钢板和钢管均满足《西气东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术条件》要求。     

低温管线钢DWTT性能影响因素研究

DWTT性能是超低温服役管线钢管产品开发的关键技术难点之一。在实验室冶炼、轧制条件下,设计了5种不同成分的管线钢,分析研究了化学成分、卷取温度、冷却速度等因素对管线钢热轧板卷低温DWTT性能的影响。结果表明,w（C）=0.042%试验钢的DWTT性能显著优于w（C）=0.065%试验钢;添加Ni元素可有效提高试验钢的DWTT性能,并且添加Mo+Ni对珠光体的抑制作用优于添加Cr+Ni元素,可获得更好的DWTT性能;卷取温度从530 ℃降低至450 ℃,可有效细化显微组织,提高DWTT性能,效果比添加Ni元素明显;冷却速度从 18 ℃/s提高到28 ℃/s,亦可有效提高DWTT性能。基于研究结果,成功试制了Φ508 mm×11.13 mm规格的X56钢级低温服役HFW管线钢管,并表现出了优异、稳定的-45 ℃ DWTT性能。     

石油焊管用低碳微合金化钢的强韧化途径

结合石油焊管用低碳微合金化钢的研制开发,从合金化,冶炼,控轧工艺以及及形热处理等几个方面分析论述了钢的强韧化途径,同时结合组织形态观察,阐述位错强化,弥散化强等冶金措施在石油焊管用钢中的作用。     

低碳高铌X80管线钢焊接性及工程实践

低C高Nb高Mn的合金设计已广泛应用于X80管线钢,X80管线钢钢管的直缝焊接以及螺旋缝焊接性能对该合金体系的应用极其重要。热模拟研究结果表明,该合金体系X80管线钢的最佳热输入量应低于30 kJ/cm。相比于普通Nb含量管线钢,高Nb含量设计管线钢的粗晶区(CGHAZ)晶粒尺寸更细;临界粗晶区(ICCGHAZ)并没有粗大的析出物,Nb(CN)的尺寸≤30 nm。直缝焊及螺旋焊X80钢管的大量工业生产数据表明,高Nb X80管线钢热影响区的力学性能,特别是韧性能达到较高的水平,完全满足西气东输二线的技术指标,该合金体系的应用为西气东输二线的成功建成提供了有力保障。     

抗高温硫腐蚀新钢种12SiMoVNbAl的应用

<正> 我厂加工高含硫原油,设备腐蚀十分严重,国内外在高温硫腐蚀部位多选用Cr5Mo等中高合金钢。而Cr5Mo我国几乎要全部依靠进口,为解决加工高含硫原油腐蚀用钢,我厂与鞍钢等单位共同研制了12SiMoVNbAl钢。该钢系Si—Mo—V—Nb—Al微量多元新型合金系统的耐蚀钢,具有良好的高温力学性能和常温性能、高温抗氧化及抗高温硫腐蚀性能相当于Cr5Mo,其热强性、时效、组织稳定性比于Cr5Mo,适用于做常减压、催化裂化、延迟焦化等装置的加热炉管及工艺管线,亦可用作塔内构件。该钢合金元素总量低,相当于Cr5Mo钢的35％,价格相当于Cr5Mo钢同类产品的65％。对已使用41个月的焦化炉辐射管     

高强度管线钢焊接接头不同缺口位置的断裂韧性研究

采用夏比冲击试验,研究了X65级高频焊管、X80和X100级埋弧焊管焊接接头不同缺口位置的断裂韧性,用扫描电镜和金相方法分析了冲击试样断口特征和微观组织。结果表明,高钢级管线钢高频焊接焊缝处的断裂韧性最低,其冲击功大小与热处理工艺密切相关;而埋弧焊接热影响区断裂韧性在熔合线处最低,其主要原因是此处的组织为粗大的粒状贝氏体,而且强度越高焊接热循环对管线钢的作用越强,在熔合线附近更容易产生粗大组织,使断裂韧性降低。讨论了油气输送管道用钢管标准和技术条件对焊缝和热影响区冲击试样缺口位置的规定。     

封面

利用某钢管厂生产的不同批次三种成分体系X65管线钢管的检测数据,分析了钢管成分与性能的关系。结果表明,无论采用传统Mn-Mo-Nb系管线钢,还是Mn-Nb及Mn-Cr-Nb系管线钢,钢管的性能均能满足GB/T 9711—2017及API SPEC 5L等相关技术规范的要求。传统Mn-Mo-Nb系管线钢在低Mo、Nb条件下即可获得高的韧性;Mn-Nb及Mn-Cr-Nb系管线钢,管体及焊缝的强度随w（Nb）增加而增加;然而,管体、热影响区及焊缝的韧性则随w（Nb）增加到0.050%~0.060%时获得较大的改善效果;Cr对韧性有一定改善作用,但作用不显著。     

HFW焊管生产N80Q、P110级套管和油管的工艺开发

介绍了用HFW焊管生产N80Q、P110级套管和油管的生产工艺。该工艺将低合金高强度HFW焊管经过焊后精整、整体调质处理、焊缝和管体探伤、管端螺纹加工、水压试验、通径试验等工艺,生产出了高钢级成品套管和油管。调质生产线是实现用焊管生产高钢级石油套管、油管的关键。在这个生产工艺中,焊管经过调质热处理后,材料组织发生变化,其强度、韧性等力学性能提高,达到了API SPEC 5CT标准的性能要求。     

高强度管线钢力学性能和冶金特性的最新进展

为了提高油气管道的输送效率,降低管道建设成本,并满足复杂环境下油气管道能稳定服役的要求,钢管行业开展了大量的工作来研发冶金和力学性能（强度、韧性及延性）优异的管线钢。介绍了高强度管线钢的最新研究进展以及基于应变设计的管线钢的力学性能。分析了化学成分、显微组织、TMCP工艺和ACC工艺等对管线钢强度、韧性和延性的影响。分析结果表明,新开发的非传统TMCP工艺有助于改善管线钢的力学性能,管线钢的强度、韧性和延性与合金元素的含量相关,最佳显微组织的开发提供了高应变能力应用所需的力学性能。分析结果还表明,对于生产低屈强比、高延伸率和足够韧性的管线钢,传统TMCP和非传统TMCP工艺均是有效的工艺路线。     

C90级耐腐蚀HFW套管性能试验研究

从强韧性、显微组织、残余应力、沟槽腐蚀性能、抗氢致开裂性能、抗H2S应力腐蚀性能等方面,分析研究了采用"HFW高频焊接+热张力减径+全管体调质热处理"工艺开发的C90级耐腐蚀HFW套管产品的性能。结果表明,采用该工艺生产的C90级耐腐蚀套管屈服强度、拉伸强度均满足API 5CT标准对C90套管的要求,母材和焊缝的横向冲击功均大于100 J,且冲击功差异不大,残余应力小于80 MPa,并且对焊缝沟槽腐蚀和氢致开裂腐蚀均不敏感;在加载80%和85%名义屈服强度应力下,H2S应力腐蚀720 h后试样不开裂,说明该工艺生产的C90级耐腐蚀HFW套管具有良好的综合力学性能和抗H2S腐蚀性能。     

高钢级套管强韧性匹配研究

为了获得非常规油气资源开采所需的高强度、高韧性套管产品,以C-Mn 系中碳低合金热轧管坯为试验材料,通过930 ℃淬火+470～550 ℃系列温度回火热处理工艺研究了该套管管材的强韧性匹配规律。结果显示:随回火温度升高,管材强度呈下降趋势,冲击韧性先增后降。其原因在于随着回火温度升高,马氏体板条发生回复和再结晶,过饱和碳析出并形成弥散分布碳化物,导致管材强度降低且韧性升高;随着温度继续升高,碳化物发生偏聚和粗化,强化作用和晶界强度减弱,导致管材强度和韧性降低。研究表明,在930 ℃淬火/55 min+(510～530) ℃回火/110 min热处理工艺下,管材强韧性匹配最佳,屈服强度达到951 MPa以上,0 ℃下横向冲击功平均值达到98 J,完全满足Q/SY 07394标准对125 ksi 钢级高抗挤套管强韧性要求。     

低Mn高Nb耐酸性X65MSHFW焊管性能研究

为了满足酸性载荷条件下管材能够承受高压、大流量酸性油气输送需要,采用抗酸性能优异的低Mn高Nb热轧板卷,经过优化和控制成型及焊接工艺,开发出耐酸性Ф323.9 mm×9.5 mm HFW焊管。力学性能检测结果表明,试制焊管的性能达到了X70钢级的标准要求,-40℃下焊缝冲击功大于136 J,管环压扁到平板相贴时焊缝区域未见任何裂纹,且管体最高硬度仅229 HV10。HIC腐蚀试验表明,管母和焊接接头表面均无氢鼓泡,剖面裂纹率均为零。SSCC腐蚀试验和沟槽腐蚀试验结果均符合相关要求。可见开发的X65MS耐酸性HFW焊管具有十分优异的抗HIC/SSCC性能和抗沟槽腐蚀性能,可以在含硫化氢的油气输送中安全服役。     

高强度低合金焊管的开发和应用

介绍了SM490A－520B系列高强度低合金焊管的开发研制和替代普通焊管在建筑结构、脚手架、网架结构等一般结构中的应用。与普通Q235钢焊管机械性能对比分析，表明该高强度低合金焊管的承载能力、抗弯性能和压杆稳定性均优于普通焊管，且单重轻。实际应用证明，该产品可广泛应用在建筑结构、脚手架、网架结构中。