管线用钢的含铌量
HTP工艺试制高铌X80管线钢的组织性能研究
分析探讨HTP工艺试制高铌X80管线钢的组织性能研究黄一新(南京钢铁联合有限公司)摘 要对南钢试制的低碳、高铌、不添加钼成分的高温轧制(HTP)的X80管线钢钢板的性能进行了分析,针对其显微组织特点进行了详细的观察和研究,并对D WTT断口形貌、夹杂物以及第二相粒子的成分、尺寸及分布进行了分析,证实了采用HTP工艺技术生产的管线钢板完全能够达到X80的现行技术标准要求。
关键词:管线钢 HTP工艺 性能 显微组织Resea rch on M i c rostr ucture and Proper ties of H igh Nb X80P ipeli n e SteelTr i a l2produced by HTP Techn ologyHuang Y i x i n(N a n ji ng Ir on a nd Steel Co.L td.)Ab stra ct:The pape r ana l yzes mechanical p ro pe rtie s of X80p i peline st ee l pla t e tria l-p r oduced by high2tempera ture rolling p r o2 cessing(HTP)with the chem ical co mposition of l o w2carbon,high ni obiu m and with out mol ybdenu m.T he observa ti on and in2 vestigati on focus on the characte risti c s of m icrostruc tures in de t a il,as we ll as t he morphol ogy of DWTT fracture,inc lusi ons and prec i p itati ons.As is sh own in the re s ults,the p r ope rties of X80p i pe line steel p late m ade by HTP technol ogy can all s a tisfyw ith the requirements of p revailing app licable technical standard.The compositi on syst em of l o w2ca rbon,high niobiu m and without molybdenu m can conside rably reduce the costs,thus,p i pe line steel produced by this way will be more co mpe titive.Keywor ds:p i peline steel;HTP;prope rty;m i c rostruc ture 采用管线输送石油天然气具有高效、经济、安全、无污染等特点,被认为是长距离输送油气的有效方式。
国外高强韧、高等级管线钢发展情况
国外高强韧、高等级管线钢发展情况在20世纪70年代,管线钢生产的热轧加正火工艺被控制轧制技术所取代,利用Nb和V 的微合金化技术可生产出X70管线钢。
这种控制轧制技术在80年代进一步演化为控制轧制加轧后加速冷却技术,利用这种技术可以生产比X70级更高钢级的X80管线钢。
到了20世纪末、21世纪初,利用控制轧制和改进后的加速冷却技术并添加Mo、Cu和Ni,可使钢板的强度级别提高到X100、X120甚至X130。
目前,级别为X70和X80的高强度管线钢主要在长输管线工程建设中使用,X100也将投入使用,X120和X130的研究与开发已经获得了巨大突破,处于评估阶段。
HTP管线钢在世界范围内的开发HTP管线钢具有高性能低成本的优势,对管线建设具有显而易见的巨大经济效益,被称为新一代管线钢。
世界各国都在加紧研究高钢级HTP管线钢的工艺技术。
在巴西矿冶公司(CBMM)的推动和支持下,日本在1983年试制了HTP管线钢并在13家公司进行了轧制试验。
巴西国家石油公司也进行了X80级HTP管线钢的开发、制管试验和性能评价。
在夏延输气管线成功建成的基础上,美国又启动了更大规模的“西气东输”管道—落基捷运管道(Rockies express pipeline)建设。
该输气管线全长2 130 km,管径1 067 mm,一期工程(1 142 km)计划于2007年开工、2008年建成投产,二、三期工程将在2009年建成,并继续采用X80级HTP管线钢。
住友金属开发了X100/X120级超高强度、大直径焊管，以满足跨大陆、长距离天然气输送要求。
不仅在冶炼工序要求纯净化，而且因为强度指标要求，钢中含有微量的硼，在轧钢工序也要求实现控制轧制。
特别是X120级焊管，要求极高的抗张强度与低温韧性，而且焊接性能要好，工艺控制上更要严格。
新日铁计划于2008年3月在君津钢管厂确立X120油气管线用高强度复合UO钢管的批量生产工艺。
L245管线钢
L245
一、L245管线钢主要用于制造输送石油、天然气、水煤浆等介质的管道。
L245的牌号由代表输送管线的“Line”的首位英文字母、钢管规定的最小屈服强度值、交货状态组成。
L245执行标准为：GB/T 21237-2018。
作者：wygt0376
二、化学成分
化学成分/%
三、力学性能
力学和工艺性能
1、a=试验厚度D=弯曲压头直径。
四、晶粒度及最大硬度参考值
1、钢板的晶粒度级别需达到8或更细，若供方能保证，经需方同意，可不做晶
粒度检验。
五、应用前景
管道运输是石油、天然气最经济、最方便、最主要的运输方式之一，近几年来，管道工程建设飞速发展，从而带动管线钢产量的大幅度提高。
目前我国“西气东输”项目自2000年2月拉开帷幕，舞阳钢铁已经为该项目提供钢板数百万吨。
以X70大口径直缝焊管钢板在西气东输主干线上的应用打破日、韩钢厂垄断，平抑了国际市场价格。
L485管线钢
L485L485管线钢主要用于制造输送石油、天然气、水煤浆等介质的管道。
L485的牌号由代表输送管线的“Line ”的首位英文字母、钢管规定的小屈服强度值、交货状态组成。
L485执行标准为：GB/T 21237-2018。
L485分为两个质量等级，分别为：PSL1和PSL2。
作者：wygt0376 一、化学成分PSL1化学成分/%PSL2化学成分及碳当量1、当碳含量不大于0.12%时，碳当量CE PCM 应按： CE PCM =C+Si/30+Mn+Cu+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B 计算。
2、当碳含量大于0.12%时，碳当量CE IIW 应按： C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Cu+Ni/15 计算。
3、碳含量比规定大碳含量每降低0.01%，则允许猛含量比规定值提高0.05%，但大猛含量应不超过2.00%。
4、除另有协议外，铌、钒、钛总含量应不大于0.15%。
5、除另有协议外，不允许有意添加硼，残余硼含量应不大于0.001%。
6、L485Q 交货状态为：淬火+回火。
L485M 交货状态为：热机械轧制。
二、力学性能PSL1钢板的力学和工艺性能1、a=试验厚度D=弯曲压头直径。
PSL2钢板的力学和工艺性能1、a=试验厚度D=弯曲压头直径。
三、晶粒度及硬度参考值1、PSL2等级钢板的晶粒度级别需达到NO.10或更细，若供方能保证，经需方同意，可不做晶粒度检验。
2、PSL2等级钢板最大允许硬度值为：255（HV10）四、应用前景管道运输是石油、天然气经济、方便的运输方式之一，近几年来，管道工程建设飞速发展，从而带动管线钢产量的大幅度提高。
目前我国“西气东输”项目自2000年2月拉开帷幕，舞阳钢铁已经为该项目提供钢板数百万吨。
以X70大口径直缝焊管钢板在西气东输主干线上的应用打破日、韩钢厂垄断，平抑了国际市场价格。
一种高铌X80管线钢的组织性能分析
一种高铌X80管线钢的组织性能分析Microst ruct ure and Mechanical Properties of a HighNb2microalloyed X80Pipeline Steel张莉莉1,张骁勇1,高惠临1,王 锋2(1西安石油大学材料科学与工程学院,西安710065;2武汉钢铁股份有限公司大型轧钢厂,武汉430080)ZHAN G Li2li1,ZHAN G Xiao2yong1,GAO Hui2lin1,WAN G Feng2 (1School of Materials Science and Engineering,Xi’an Shiyou University,Xi’an710065,China;2The Heavy Sectio n Mill of Wuhan Iron and Steel Company Limited,Wuhan430080,China)摘要:采用力学性能测试手段和电子显微分析技术对一种高铌(Nb)合金设计的X80管线钢的组织与性能进行了研究。
结果表明:这种高Nb管线钢具有高的强韧性和低的韧脆转变温度,已成功应用于国内“西气东输二线”工程。
对Nb元素在管线钢的细晶强化、组织强化和沉淀强化作用进行了分析。
关键词:X80管线钢;针状铁素体;Nb元素中图分类号:T G14211 文献标识码:A 文章编号:100124381(2009)0520001205Abstract:Mechanical property testing and microscope analysis were applied to evaluate t he micro st ruc2 t ure and mechanical p roperties of a high niobium2microalloyed X80pipeline steel.The result s show t hat t he high niobium2microalloyed pipeline steel po ssesses higher st rengt h2toughness and lower duc2 tile2brittle t ransition temperat ure,and was already successf ully applied to t he Second West2east Gas Pipeline Project in China.The effect s of niobium2microalloyed element on grain refinement,micro2 st ruct ure strengt hening and precipitation hardening of pipeline steel were analyzed.K ey w ords:X80pipeline steel;acicular ferrite;niobium2microalloyed 国内X70管线钢的生产趋于成熟,已成功应用于“西气东输一线”等管线工程。
高铌和低铌X80管线钢动态再结晶行为的研究
ｈｇ — ｎ ｏ Ｎ ｉｅｉｅｓｅ ｌａｅ３ ２９ Ｊ ｌａ ｄ ３ ６０ Ｊｔｏ．Ｈｉｈ— ｏ ｔｎ ａ ｅｔ ｉ ｈ ｙ ａ ｃ ｉｈ Ｎｂａ ｄ ｌｗ－ ｂ ｐｐ ｌ ｔｅ ｒ ４ ．５ｋ ／ ｎ ０ ．２ ｋ／ １ ｇ Ｎｂ ｃ ｎｅ ｔｃ ｎ ｒｓ ａｎｔｅ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｍｏ ｏ ｒ
高铌和低铌 Ｘ ０管线钢 ８ 动态再结 晶行为 的研 究
韩 晨
（ 中色科 技股 份有 限公 司 ， 河南 洛 阳 ４ １ ３ ） ７ ０ ９ 摘 要 ：通过研 究和 对比高铌和低铌 Ｘ ０管线钢 的动态再 结晶行 为 ，得 出了以下结论 ：高铌 Ｘ ０ ８ ８
管线钢相 比低铌 Ｘ８ ０管线钢 ，在较 高的变形温度和较低的应 变速率下才能发生动 态再结 晶。两种 钢 的动 态再 结 晶激 活能 分别为 ３ ２ ５ Ｊ ｌ ３ ６ ２ Ｊ ｌ ４ ． ／ 和 ０ ． ｋ／ 。高铌抑 制 了奥 氏体 的动 态再 结 晶 ， ９ ｋ ｍｏ ０ ｍｏ 延迟 了应力一 变曲线向动 态再结晶型转 变，因而显著提 高了奥氏体的再 结晶终止温度。 应 关键 词 ：高温轧制 工艺；Ｘ ０管线钢 ；动 态再结 晶；激活 能 ８
Ｘ８ ０管线 钢在 轧制 热变 形过 程 中 ，随着变 形
主要用来 生 产低 铌＋ 成分 的 Ｘ ０钢 。Ｈ Ｐ高 温 钼 ８ Ｔ
量 的增加 ，金 属 内部畸变 能不 断升高 ，当畸变 能 达 到一定 程度 时 ，在变形 后 的基体 上形 成新 的结
晶核心 ，随新 核心 的边 界 向外 移动 ，从 而 晶粒长 大 。这 一发 生在变 形过 程 中的再结 晶行 为 即为 动
轧 制工艺 最显 著 的成分特 征是 加入较 高质 量分 数 （ ． ％～ ．ｌ 的铌元 素 。 当奥 氏体 中铌 的含 量 ００ ９ ０１ ％）
铌在钢中物理冶金基本原理
图 1: 删减的周期表给出一些与铁形成固溶体的元素 (8)
2.2 Fe-Nb 相图
从结晶学分析，可能认为铌与铁在高温是无限固溶的。铌-铁平衡相图已建立：具体相图可在标 准中找到(9)。涉及到铌在钢中的应用，该相图最有意义的特征是存在一个 γ 相圈，使 γ 相的存在限制 在铌含量小于 0.83 % (0.50 at. %)合金中。显然，铌是铁素体稳定剂。然而，铌含量增加到 0.10 ~ 0.20%会降低 A3 点，也就是γ相区明显地呈最小，类似于铁-铬和铁-钒系；因此，少量的铌起着 γ 稳定 剂的作用。
铌在钢中物理冶金基本原理
Anthony J. DeArdo
（美国匹兹堡大学材料科学与工程系基础金属工艺研究所 ）
摘要 众所周知，铌加入很多钢中，目的是为了改善加工工艺和微观组织，提高机械性能和使用性能。 过去 20 年，铌的使用也使新钢种具有新的特性。因此，铌加入现有的钢如不锈钢中，也使它的性能 得到改善。本文将叙述铌在传统钢和一些新开发钢中的基本行为，重点放在基本冶金原理上，因为这 些原理的应用使成分-工艺-组织-力学性能之间的关系合理化，并得到利用。这些基本冶金原理的应用 产生预期效果，那就是调整钢的进行化学成分和加工工艺，生产出具有优越的力学性能与改善的综合 使用性能的钢。
本文的前面章节已在铌文集中陈述过(7)。在那篇论文中，作者给出当时理解的 Nb 的基本情况和 它在钢中的行为。然而，在这 20 年间，许多新知识将发现，它们将充实早期论文中阐述的内容。本 文按如下进行安排： (1) 基本情况 (2) 铌与奥氏体调节 (3) 铌与转变 (4) 铌与强化 (5) 铌与稳定化 本文旨在提供给读者理解现代 Nb 微合金钢所必需的知识。文中叙述的基本原理有望帮助读者设 计更好的钢种和加工工艺，以进一步改善开发的钢种，而所有这些的实现都要借助 Nb 的合理使用。 同时，使用要求更加苛刻：减重、安全和低成本等。要满足这些不断增长的要求，只有通过对文献中 的知识和 Nb 微合金化基本原理的透彻理解，大量的进步取决于这些透彻的理解。
02API 5L管线管工艺技术规范
API SPEC 5L管线管工艺技术规范1 目的对生产API Spec 5L管线管过程中的工艺、设备、人员和操作过程实施有效控制，以保证产品质量稳定和符合规定的要求。
2 适用范围适用于本公司生产API Spec 5L管线钢管产品技术等级PLS1和PLS2无缝钢管（SMLS pipe）的制造要求。
3 引用标准ISO 148-1 金属材料-夏比冲击试验-第1部分：试验方法 *ISO 377 钢和钢制品-力学性能试验取样位置和试样制备ISO 404 钢和钢制品-通用交货技术条件ISO 2566-1 钢-伸长率换算-第1部分：碳钢和低合金钢ISO 6506（所有部分）金属材料-布氏硬度试验 *ISO 6508（所有部分）金属材料-洛氏硬度试验 *ISO 6892 金属材料-室温下拉伸试验 *ISO 8492 金属材料-钢管-弯曲试验 *ISO 10474：1991 钢和钢产品-检验文件ISO 10543 承压用无缝和热张力减径焊接钢管-壁厚全周超声波测厚ISO 11484 承压用钢管-无损检测（NDT）人员资格鉴定和认证ISO 11496 承压用无缝和热张力减径焊接钢管-管端分层缺欠的超声波检测ASNT SNT-TC-1A 推荐方法SNT-TC-1A-无损检测ASTM E309 用磁饱和法做管状钢产品涡流检测标准操作规程ASTM E570 铁磁性钢管制品漏磁检测标准操作规程4、钢管等级、钢材名称和交货状态钢管等级、钢材名称和交货状态见API Spec 5L管线管标准表15、制造5.1工艺流程159线（下料→加热→穿孔→轧制→微张减→冷床接料→定尺切头尾→矫直→涡流漏磁检验→几何尺寸检验→表面检验→分选→修磨→再切→测长→称重→组批取样→试验→包装标识→入库）273线（下料→加热→穿孔→轧制→微张减→冷床接料→矫直→定尺切头尾→漏磁检验→几何尺寸检验→表面检验→分选→修磨/再切→测长→称重→组批取样→试验→水压试验→包装标识→入库）热处理线（淬火加热→淬火→回火加热→定径→矫直→冷床冷却→超声波探伤→管端磁粉探伤→人工台检→测长→称重→组批取样→试验→包装标志→入库）5.2制造工艺本标准提供的钢管应根据表1和表2给出的适用要求和限制条件制造。
L245M、BM管线钢化学成分L245M、BM管线钢力学性能L245M、BM管线钢用途范围
L245M/API5L-BM管线钢板
一、L245M/API5L GrBM钢板简介：
L245M/API5L GrBM是生产石油、天然气输送管用厚度为6mm-50mm的宽厚钢板，属于质量等级PSL2.管线钢按质量等级分：质量等级1（PSL1）和质量等级2（PSL2）。
按产品用途分：天然气输送管道用钢、原油和成品油输送管道用钢、其他流体输送焊管用钢。
按交货状态分：热轧（R）、正火和正火轧制（N）、热机械轧制（M）、淬火+回火（Q）按边缘状态分：切边（EC）、不切边（EM）
钢的牌号表示方法
L：代表输送管线Line的首位英文字母
245：代表钢板规定的屈服强度值
M：代表交货状态，仅适用于PSL2质量等级
X：代表管线钢
65：代表钢板规定的屈服强度值，单位ksi
M：代表交货状态，仅适用于PSL2质量等级。
20号钢无缝钢管成分
20号钢无缝钢管成分
钢无缝钢管通常由碳素钢制成，其成分主要包括以下元素：
- 碳（C）：在0.08%至0.25%之间，用于提高钢管的硬度和强度。
- 硅（Si）：在0.17%至0.37%之间，用于提高钢管的耐磨性和抗腐蚀性。
- 锰（Mn）：在0.30%至0.90%之间，用于提高钢管的硬度和强度。
- 磷（P）：不超过0.035%，用于提高钢管的韧性。
- 硫（S）：不超过0.045%，用于提高钢管的切削性能。
- 铬（Cr）：在允许范围之内，可以提高钢管的抗腐蚀性能。
- 镍（Ni）：在允许范围之内，可以提高钢管的强度和耐腐蚀性能。
- 钼（Mo）：在允许范围之内，可以提高钢管的耐高温性和耐腐蚀性。
- 铜（Cu）：在允许范围之内，可以提高钢管的熔化和抗腐蚀性能。
- 铌（Nb）：在允许范围之内，可以提高钢管的强度和耐腐蚀性能。
钢无缝钢管的具体成分会因不同标准和要求而有所差异，上述成分仅为一般参考。
在具体使用时，应根据实际情况选择适合的无缝钢管成分。
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。
现代管线钢属于高强度低合金钢（HSLA）或微合金钢的专用钢种。这种材料也被广泛 应用于厚板、棒材、板材、线材、锻材以及其它钢产品，因此这些产品生产部门以及管线工 业的需求推动了物理冶金和炼钢生产方面的技术发展，反过来后者也促进了前者的发展。 在过去 50 年管线钢的发展过程中，下面按年代记录记载，许多重要的事件可以用管线 管和板钢方面技术条件的变化或冶金技术的进步被确认。 在过去的半个世纪中管线管的强度得到很大的提高应归功于表 2 中所列事项的推动， 其 发展年代录如图 1 所示，有关现行的规范和技术要求更详细的概况发表于其他地方 表2 日期 1943 1954 1960 1968.12～ 1969.01 1970 1972 1974 在管线钢发展中的影响因素 工业行为 在船板的规格书中引入 15ft-lb CVN 能量 （20J）要求 TUV 对管线引入 3.5m-kg/cm2 能量要求 开发了 Battele 落锤撕裂试验（DWTT） 根据各种断裂模型引入最小夏比能量要 求。 管线钢的开发热点集中在 X80（551MPa） 和-69°C（-90°F）的韧性要求。 引入 BP 试验（NACE TM-02-84[B 溶液]） 。 引入开裂止裂器，改进裂纹止裂模型和修 正高强度管线钢的轧制概念。 优化的冶金学（硬度）控制和改进外涂层。 改进操作经验。 用钼设计 X70 级别以上的钢种。 引入 Nb+Cr 设计加上 TMCP。 许多钢中不加钒。用钼和铬＋TMCP 替代。 开发特厚壁抗压溃 DSAW 管线管以及具有 高强度（80ksi）无缝柱管。 考虑超高强度钢（135ksi 最大抗张强度） 和对普通钢进行复合增强。
Al 0.025
V 0.08
Nb 0.03
N 0.007
在 1970～1980 年代期间，炼钢和精炼技术得到巨大的进步，许多方面影响到合金设计 和铌微合金化技术。连续铸造代替了模铸，以及引入钢包精炼技术，使脱磷、脱碳、钙处理 和生产韧性非常高的纯净钢更为简易。
图 3 高强度管线钢碳含量的演变
韧性的提高应归功于硫的降低， 如图 4 所示。 对酸性服役的管线提出更高的要求推动了 硫含量降低到 0.002％以下，并且到 1980 年要求更低的硫含量。在后来的钢中，通常将锰含 量降低以减少偏析，而铌的添加量约在 0.04％以保持其强度和缺口韧性。
--0.005
0.014 0.015/ 0.02 0.011 0.012 0.019 0.018 0.011 0.008 0.015 0.014
0.20 0.25/ 0.30 0.20 0.30 0.10 0.28 0.21 0.10 0.27 0.22
0.20 0.20/ 0.25 -0.32 0.04 -0.29 0.17 0.24 0.22
图4
硫含量对管线管韧性的影响
约在 1980 年代表性的 X60 钢的化学成分如表 4 所示。这种钢被用来建造在沙特阿拉伯 和北海的多条主要管线。 表4 尺寸 C 30"外径× 0.600"厚 0.07 Mn 0.95 Si 0.20 S 0.003 80 年代早期生产的 X60 钢级的化学成分 化学成分，wt% P 0.015 Al 0.03 Nb 0.04 Ti 0.012 N 0.005
0.16 0.25 0.18 0.30 0.24 0.35 0.09 0.23 0.26 0.29
1.85 1.85/ 2.0 1.60 1.95 2.00 1.90 1.80 1.94 1.86 1.73
0.020 0.015 Max. 0.010
0.001 0.002 0.002
0.044 0.045 0.07 0.045 0.04
1978 1978 1988/89 1990 1997
铌钢首次引入于 1959 年
（1）
。 早于那些以碳-锰为基础的或通过扩径引起的冷作强化的低
强度钢级。约在 1953 年第一个微合金 X52 钢，是用钒强化并通常藉常化处理获得足够的韧 性。然而，在认识到改进奥氏体工艺（控制轧制）的益处，铌作为一个重要的微合金化元素 添加在热轧管线钢中的含量通常≤0.01％。经过四十多年的发展，发现当今几乎每一种高强 度管线钢的铌添加量均在 0.01％到 0.11％范围内。 下面章节中应用的数据无论是在大口径管
显著的提高。这种类型的钢已被成功地应用在 1973 年建造的 Alyeaska 输油管线工程中（参 阅图 3） ，日本生产的该类钢的典型化学成分如表 3 所示。
图2
同时提高强度和韧性（也根据时间）的发展过程 表 3 日本早期生产的管线微合金钢
C 0.12
Mn 1.50
Si 0.25
S 0.006
P 0.020
（ 8）
。因此，早期的高强度钢通常靠常化处理以得到足够细的晶粒。在上个
世纪 60 年代中到后期，发现了低精轧温度的益处，这样热机械处理很快得到广泛的应用。 同时，引入低的碳含量（图 3） ，这不仅可以模拟铌碳化物的溶解度进行合金设计，而且可 以从最终用户希望提高可焊性来模拟，由此导致了图 2 中 X60 和 X70 级别管线钢韧性得到
平均 0.24 1.10 0.008 同时期的其它报导指出新的钢种由ห้องสมุดไป่ตู้在正常的空冷过程中在铁素体晶粒边界形成了网
状碳化物或形成了铁素体魏氏体组织，导致缺口韧性较差。同时，发现这两个难题能够用提 高锰含量
（9）
和细化热轧过程中的奥氏体晶粒尺寸来消除。后者成为奥氏体控制轧制和其它
（10）
热机械处理方法大量应用的先驱
2 历史
铌在提高热轧碳-锰钢强度方面的作用已在 1938～1949 年
（4，5）
的专利文献中有了报导。
关键机理仍然不为所知， 但是总结了主要由于铌碳化物细化晶粒的作用。 第一次商业化应用 在管线钢中是由 Barkow(1) 和 Altenberger(2)分别在 1961 年和 1960 年作了报导。 表 1 所示为新的热轧半镇静中碳钢替代了已有很高碳和锰含量的钢从而改善了现场焊 接性能。 表1 化学成分 最小 最大 C 0.20 0.27 热轧半镇静中碳钢 重量百分比 Mn 0.89 1.28 Nb(Cb) 0.004 0.015
管线工程中的含铌钢
J.Malcolm Gray （Microalloying International, Inc., USA）
摘 要：铌是现代管线钢首要的强化和韧化元素。在这些产品中铌铁的消耗实际上已从最初 1957 年的零磅增长到 2001 年超过 1400 万磅 （6000 吨） （按铌计算） 。 期间， 钢的强度从 X42 级别到 X100 及 X100 以上有一个平稳的增长，以及要求提高在-50°F（-46°C）以下的韧性。 管线的压力已经增大并且完成了在水深大于 9000ft.(2592m)以下的安装。对力学性能、良好 的现场焊接性能以及抗介质如天然气中 H2S 和 CO2 腐蚀能力的共同要求，可以用低的碳含 量和钼、铬、铜之类的元素以及利用铌在热轧过程中延迟奥氏体再结晶的作用来实现。后者 的技术被归纳为热机械处理（TMCP）操作。本文示出了管线钢的发展史和年代表，同时用 双面埋弧焊（DSAW） 、无缝和电阻焊（ERW）管线管的例子阐述了当今铌的应用，并提供 了近期工程的技术数据。
1 引言
铌在管线钢中第一次应用至今不到 50 年。从那时起技术发展到几乎到了所有的高强度 管线钢都依赖于加入少量铌，通常比 0.10％少得多这一程度，以便同时提高强度和韧性。 Kosasu 在 1975 年
（ 3）
曾提出“铌是管线钢成分结构和冶金学的基石” 。今天，这些钢大约消
耗了所有铌产量的三分之一，即 1400 万磅，这些 Nb 每年足以强化 1100 万吨成品管线管。
V -0.047 0.04
表 5 高级别管线钢的代表成分 N Ti Mo Cu Ni 0.014 0.011 0.02 0.20 0.19 0.29 0.27 Yes 0.47 0.45 Yes
Cr
B 0.0009 -No
Ceq 0.39 0.41 0.44
Pcm 0.146 0.173 0.20
级别 X-100 X-100 X-100
应该指出当碳含量降低时，稍高的铌含量的冶金有效作用，导致对铌的依赖不断增加， 使其在当今某个 X70 钢级在以 0.01％Nb 与 0.03C 的匹配方案中达到了顶点
（13，14）
。
图 2 第三部分详细叙述了商用 X80 级别管线管的发展和附加的屈服强度接近 120ksi 的 超高强度钢的研究数据。所有这些钢依靠采用低碳铌微合金化碳－锰钢的复合热机械处理 （图 5） ，这些钢含有 0.045％～0.095％的 Nb
（15～19）
。代表钢种的化学成分如表 5 所示。
年代 1988 1988 1988
C 0.02 0.05 0.06
Si 0.13 0.26 0.25
Mn 1.88 1.74 1.80
P 0.021 0.014 0.005
S 0.003 0.001 0.002
Nb 0.042 0.038 0.04
壁厚 （in） 直径 0.750 (19.1mm) 0.750 (19.1mm 0.750 (19.1mm) 0.750 (19.1mm) 0.800 (20.3mm) 1.00 (25mm) 0.80 (20.3mm) 0.60 (15.2mm) 0.629 (16mm) 0.750 (19.1mm) 0.750 (19.1mm) 0.750 (19.100) 0.750 (19.1mm) 36" 36" 30" (763mm) 36" 28" 28" 36" 36" 36" 30" 30" 30" 30"
（11）
。
事件 发现在碳钢中的韧－脆性转变 上述特征考虑与管线也有关 NPS 30 管线中 13km 的脆性裂纹 扩展 裂纹塑性延展在非脆性、假设可 止裂的裂纹延性扩展材料。 设计建造 Alaskan/Canadian 输气 管线 在阿拉伯 Ummshaif 海湾的 X65 BP 管线的 HIC 失效 全尺寸试验不可预测裂纹的止 裂。由于富气、分离、高环向应 力和失效模型。 在新铺设的澳大利亚至加拿大管 线的应力腐蚀开裂。 钼的不足和价格的上涨。 钒价格上涨到$50/公斤。 开采深水油气储量和设计 Oman-India 和黑海管线。 为极地开采所需的高压力系统。