基于应变设计的大变形高强管线钢的发展

介绍了基于应变设计的X80和X100大变形高强管线钢的合金化设计及最佳工艺过程。研究了壁厚为15 mm,22 mm的X80管线钢管和壁厚为16 mm,20 mm的X100管线钢管在热时效(240℃)前后的力学性能、DWTT压制缺口试样性能以及微观组织构成。结果表明,X80和X100管线钢在热时效(240℃)后均表现出优越的可变形性;良好弥散的铁素体贝氏体双相微观组织构成可以使管线钢具有优越的低温韧性和塑性变形能力。工厂已经生产出了在热时效后具有优越的可变形性和低温韧性的X80和X100管线钢管。     

基于应变设计的UOE与螺旋焊管的评价

基于应变设计的极地管线对管体的性能有严格的要求。对采用UOE和螺旋焊工艺生产的X80输送管进行了比较,由于冷扩径UOE工艺具有一定程度的应变强化,因此,UOE钢管相比螺旋焊管对于钢管涂敷更为敏感。UOE钢管具有管体纵向与管体横向强度更为均衡的优势,管体横向的强度更高一些,使其能够达到钢级的最小规定强度的要求;而管体纵向的强度更低一些．能够实现环焊缝的过匹配。对于基于应变设计,2种类型的钢管既有优势也有劣势,在低温涂敷作业时,UOE钢管能够保持良好的形变强化能力。     

X70抗大变形直缝埋弧焊管的开发

针对基于应变设计地区管道建设,尤其是中缅管线项目所需的X70抗大变形焊管进行研究开发。采用铁素体＋贝氏体双相组织的高应变能力的钢板,结合新开发的制管工艺,使批量研制的X70抗大变形焊管具有良好的强度、均匀延伸率、应力比等优点。通过对制管前后的拉伸性能进行对比,发现大变形钢板制管后屈服强度、抗拉强度大幅提高,而均匀延伸率、应力比等指标有所下降;热时效试验表明,时效处理后钢管纵向屈服强度、抗拉强度均升高,而均匀延伸率、应力比等指标进一步下降。     

基于应变设计X70M钢落锤断口成因分析

采用金相组织分析及能谱分析等方法对基于应变设计材料X70M落锤断口特殊形貌进行了研究分析。分析结果表明,该种材料的硬相及软相双相组织分布不均匀,且壁厚中心带状组织区域存在大量Nb,Ti和Mn的偏聚,在受到较大撕裂力的情况下,材料从带状组织区域起裂,并沿硬相贝氏体组织扩展,但由于材料内部具有大量细晶粒的多边形铁素体组织,因此整体韧性较好,能够得到有效的止裂,于是形成了特殊的落锤断口形貌。     

X70抗大变形钢管研发及批量生产

通过对X70抗大变形管线钢组织、性能、焊接工艺、形变与硬化规律,以及时效处理对钢管性能影响的研究,掌握了X70抗大变钢管研发与制造的关键技术和难点问题.并通过前期研发和试制,成功批量生产了X70钢级φ1 016 mm×17.5 mm抗大变形钢管,性能满足《中缅天然气管道工程基于应变设计地区用直缝埋弧焊管技术条件(国内段)》与Q/SY GJX 101-2010《天然气输送管道用钢管通用技术条件》要求.     

我国抗大变形管线管的研制进展

介绍了基于应变设计抗大变形管道的要求、材料设计原理以及我国抗大变形焊管研制的进展情况.采用铁素体+贝氏体双相组织思路研制开发并批量生产了中缅管线X70抗大变形焊管,对板材的组织性能要求及制管前后、时效前后的板-管主要性能变化规律进行了研究,研制的焊管具有优良的性能.在此基础上针对西气东输三线管道进行了X80抗大变形焊管的开发,分析了X80抗大变形材料研制中存在的问题及主要难点,即强度升高对双相组织中硬相比例增加的要求与硬相增加对均匀延伸率不利影响的矛盾,工艺窗口更窄.通过试验确定了双相组织比例要求,并采取了有效措施研制出了性能优良的材料,千吨级试制钢管各项性能指标均达到了西气东输三线X80抗大变形焊管的要求,实现了我国X80厚壁大变形焊管研制的突破.     

基于应变设计的X70钢管软化及脆化研究

为了研究基于应变设计的X70钢管在焊接热循环作用下热影响区软化和脆化现象,采用焊接热模拟试验、系列温度冲击试验及硬度检测等方法,分析了焊接接头热影响区组织形成、低温冲击韧性和软化程度大小的影响因素。研究结果表明,X70大变形钢焊接热影响区的脆化现象不明显,但存在不同程度的软化现象,填充层硬度最大降低10%,盖面层硬度最大降低11.6%。通过对焊缝的补强覆盖焊接增大了焊缝余高的宽度和高度,解决了焊缝热影响区的软化的问题。     

基于应变设计的X70直缝埋弧焊管应变硬化能力研究

从A、B两种轧制状态的X70抗大变形钢板制成的钢管中取样,用板状试样测定了拉伸应力-应变曲线,计算了该钢的应变硬化指数n值,研究了时效及两种轧制状态的n值分布规律。结果表明,工艺B状态的钢管时效前n统计均值为0.116 0,时效后n统计均值为0.112 0,下降约3.4%;工艺A状态的钢管时效前n统计均值为0.115 0,时效后n统计均值为0.105 4,下降约8.3%。X70工艺B状态钢管的n值、屈强比及屈服强度呈明显线性关系。0.8%和1.4%扩径率对应钢管的应变硬化指数n值差别不大,但1.4%扩径率对应钢管的均匀延伸率均值下降明显,比0.8%扩径率对应钢管均匀延伸率均值低约2%。     

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。     

制管工艺及应变时效对X70抗大变形钢管性能的影响

结合中缅天然气管线工程用X70级准1016mm×17.5mm抗大变形直缝埋弧焊管的试制,研究了直缝埋弧焊管制管前后、应变时效前后力学性能变化的一般规律。成型、扩径工艺导致母材发生加工硬化,产生较强的形变强化,使其屈服强度、抗拉强度、屈强比同时增大,使均匀延伸率、应力比降低,且屈服强度、屈强比的增加幅度要大于抗拉强度的增加幅度。应变时效使材料均匀延伸率进一步降低。但是制管和时效后钢管管体各项性能均在X70抗大变形钢管标准要求的范围内,管体纵向应力-应变曲线仍呈圆屋顶形,试制的X70抗大变形钢管具有优异的变形能力。     

X70管线钢管环焊缝宽板拉伸试验

利用宽板拉伸试验方法,结合有限元模拟分析,对X70管线钢管环焊接头进行了缺陷评估试验。研究了含有尺寸为3.5 mm×50 mm裂纹缺陷的焊缝在拉伸试验过程中受力变形及裂纹张开变化行为,并结合金相组织分析,评估了带缺陷焊缝的安全性。结果表明,采用适当焊接工艺的X70高强匹配环焊缝,在含有3.5 mm×50 mm尺寸裂纹缺陷情况下,管道整体轴向应变可达3.2%,裂纹不发生失稳扩展,缺陷依然可靠。     

厚壁UOE海底管线管的开发实践

介绍了荔湾3-1气田海底管道用厚壁UOE海底管线管从炼钢、厚板轧制到UOE制管的主要制造过程,阐述了技术难点及工艺措施,并分析总结了开发的UOE海底管线管的产品性能和质量水平。结果表明:开发和生产的高钢级厚壁UOE海底管道很好地满足了荔湾项目的要求,并成功地实现批量供货和工程应用,实现了我国海底管道长距离高压输送用大壁厚、高强度UOE管线管的国产化目标。     

特殊需求UOE管线管的开发及应用

介绍了特殊需求UOE管线管生产线的特点,分析了近年来针对国际管线工程对管线管在可焊接性判定、强度、韧性、外观几何尺寸及检验方法等方面的一些特殊需求及发展特点,并总结了宝钢在具有特殊需求的高等级UOE管线管方面的开发进展和工程应用。指出宝钢UOE管线管生产具有从炼钢、厚板轧制到UOE制管的全流程优势,可以快速响应管线工程项目的定制化需求。     

预变形及应变时效对X100管线钢管性能的影响

通过对X100管线钢管在不同预变形量和时效温度下所做的拉伸试验和冲击韧性试验结果的分析,研究了预变形和时效温度对X100管线钢管性能的影响。试验结果表明,预变形明显提高了X100管线钢管的屈服强度、抗拉强度和屈强比,使材料的塑性和冲击韧性明显降低;应变时效对钢管纵向性能影响较为明显,纵向屈服强度、抗拉强度明显升高,而横向屈服强度、抗拉强度变化较小。     

基于应变设计的L485海洋管材开发

为了满足海底管道用高应变钢管的需求,采用基于应变设计方法进行了L485海洋管材的开发。采用低C、 Nb、 Ti微合金化成分设计和多边形铁素体+贝氏体的双相组织设计,开发出屈强比≤0.80、均匀延伸率≥12.0%、-20℃下平均冲击功>400 J的31.8mm厚壁L485钢板,并采用此钢板进行了Φ559 mm×31.8 mm规格L485钢管的试制。对试制出的钢管进行了力学性能测试,测试结果显示,钢管的纵向屈服强度为485～585 MPa,抗拉强度为570～700 MPa,屈强比≤0.85,总伸长率≥25%,均匀延伸率≥7%。试制结果表明,钢管的强度、塑性、韧性等均已达到高应变海洋管研制目标要求。同时,针对存在的屈服强度和应变硬化指数偏下限、热影响区软化等问题,需要从钢板成分及性能、钢管成型及焊接工艺等方面进一步优化设计。     

不同回火温度对X70管线钢管焊缝组织性能的影响

为了研究热煨弯管制作过程中回火温度对X70直缝埋弧焊管焊缝组织性能的影响规律,开展了热处理试验,并对试样进行了力学性能检测及金相分析,研究了不同回火温度对X70焊管焊缝热影响区韧性的影响。研究结果采表明,采用500~550℃回火处理时,弯管焊接接头冲击韧性和强度匹配最佳;采用570~600℃回火处理时,焊缝和热影响区冲击韧性迅速恶化,已不适宜用作油气输送管线用管。