国内X80管线钢的发展及研究方向
国内X80管线钢的发展及研究方向
大口径、高压输送及采用高钢级管材是国际管道工程发展的一个重要趋势，国际上X80高钢级管材的生产技术已经成熟，并得到了较大的发展和成功应用。
近年来，国内石油与冶金行业联合攻关，相继成功开发了符合质量技术要求的x80热轧板卷、宽厚钢板及X80螺旋缝埋弧焊管和直缝埋弧焊管，实施X80管线钢应用工程的条件已经成熟。
为确保X80管道的安全可靠性，在借鉴国际上先进成功经验的基础上，应进一步加强X80管线钢的应用基础研究和相关技术攻关。
一、油气管道及高钢级管材的发展
作为一种经济、安全、不间断的长距离输送石油和天然气的工具，油气输送管道在近四十年取得了巨大发展。目前，全世界石油、天然气管道的总长度已超过230万公里，并以每年2
万-3万公里的速度增加。在近10年内，我国已建成陕京管线、涩宁兰管线、兰成渝管线以及西气东输管线等十几条重大长输
管线，预计今后10-15年内，我国共需各类油气输送干线用钢管约1000万吨。
随着管道输送压力的不断提高，油气输送钢管也相应迅速向高钢级发展。20世纪60年代一般采用X52钢级，70年代普遍采用X60-X65钢级，近年来以X70为主。X80也已开始大量使用。在国外，如德国、加拿大、日本和意大利在X80乃至更高钢级管线钢的研究应用方面已经有很多实践经验。世界著名的大石油公司积极开展X80及X80以上钢级管道钢的开发和应用研究：德国Ruhr Gas公司在1992和1993年采用Europipe生产的X80钢管分别建成了两条100多公里的输气管道。加拿大Trans Canada管道公司（TCPL）一直积极推动高钢级管道钢的应用，X80钢管已成功应用到几条管线中，其中包括Alberta省北部永久冻土地区管线，2002年TCPL在加拿大建成了一条管径
1219mm、壁厚14.3mm的X100钢级的1公里试验段，同年，新版CSZ245-1-2002首次将Grade690（X100）列入加拿大国家标准。意大利SNAM公司用Europipe公司生产的X100、X80与X70钢级进行对比试验，认为X80的现场焊接可以采用与X70相近的工艺，而X100则有所不同，但只要采取适当措施也可获得满意结果。
挪威STATOIL公司对新日铁、住友金属、NKK和Europipe
等公司提供的X80钢级钢管进行了用于海底管道的可行性研究，
获得了满意结果。日本NKK、新日铁、住友、川崎和欧洲钢管公司已经开发出X100管道钢管。Exxon Mobil公司1996年分别与新日铁和住友金属签订了共同开发X120管道钢的协议，2001年已经全面完成。2004年，Exxon Mobil公司在加拿大进行了X120钢管1.6公里试验段的铺设。
随着国内对石油以及对作为洁净能源的天然气的需求迅猛
增长，为了提高管道输送能力，降低管道建设成本和运行成本，迫切需要大规模采用高强度管线钢。为了保证高强度管线钢产品尽快投入工程应用，同时保证管道的安全可靠性，关键是要注重在进行产品开发的同时，大力开展新产品的工程应用基础研究。
在西气东输等重点工程立项后，石油和冶金行业联合开展了一系列相关的研究工作，如“大口径输气管道工程用高钢级管材国产化”、“油气输送管线管材选用研究”、“高钢级管材组织性能及断裂控制研究”、“油气输送管线安全可靠性研究”、“大口径感应加热弯管和三通生产工艺技术研究”等。这些项目的研究，不仅促进了国内X70管线钢产品的研究开发，也保证了西气东输等重要工程用管材的质量和管道的安全可靠性。
对于X80高钢级管材的研究和应用，石油与冶金行业已开展了十余项国家基础攻关、应用基础研究和技术开发，其中包括
国家“973”项目“高强度管线钢的重大工艺基础研究”，中油集团技术开发项目“X80管线钢管的开发与应用”、“X80管线钢的焊接及高韧性焊材选择”等。宝钢、武钢、鞍钢等大型企业都相继成功开发了X80热轧板卷和宽厚钢板；宝鸡、华北、巨龙等工厂相继成功开发了X80螺旋缝埋弧焊管和直缝埋弧焊管。中油集团公司正在积极实施X80管线钢应用工程项目。
二、国内X80管线钢的研究及生产现状
1.X80管线钢的开发及应用基础研究
我国在开发X80管线钢时采用“开发和应用并举”的原则。正在开展的X80管线钢应用基础研究课题内容包括：X80管线钢的组织与性能研究；高钢级输气管道的断裂控制研究；X80管道现场环焊接头焊接工艺优化及焊材选用；X80管道现场冷弯管成形工艺及控制指标；X80高强度管件生产工艺及质量控制技术；X80管道安全可靠性分析方法与评价技术等。
此外，我国借鉴西气东输管道标准及成功的实践经验，在进行大量应用基础研究的基础上，对X80钢板、板卷、SSAW焊管和LSAW焊管的关键技术指标进行了研究，并制订了相关产品技术标准。
2.X80管线钢的质量状况
中石油管材研究所与日本JPE、韩国POSCO以及国内武钢、宝钢、华北管厂、宝鸡管厂等单位合作开展了X80管线钢的研究开发工作。尽管部分性能测试结果存在差异，但几家工厂生产的X80管线钢产品都能够满足APISPEC5L标准要求。
除了宝钢与武钢已完成了X80管线钢的研制以外，鞍钢和舞阳钢铁公司电已试制了X80热轧钢板，并在巨龙钢管公司完成试制了直缝埋弧焊管（JCOE）。
有关X80管线钢应用工程用焊管的进一步研究工作正在进行之中。
三、X80管线钢应用中应关注的几个关键问题
针对X80管线钢应用中的关键问题开展研究，对于X80高强度钢管产品技术标准制订和产品质量验收都非常重要。目前应着重关注的问题包括：
1.X80管线钢成分、组织与性能相关性的研究
与X70管线钢相比，X80管线钢成分进行了调整，显微组织结构进一步优化，化学成分的差异，导致管线钢力学性能的差异。进一步研究高强度管线钢成分、组织和性能之间的内在联系，通过恰当的工艺可以获得组织和性能优异的X80管线钢。
2.高钢级管线钢管包申格效应以及屈强比的研究
研究高钢级管线钢包申格效应与屈强比的关系，以及屈强比与管道的形变容量、极限载荷和缺陷容限尺寸之间的关系，对于强度、韧性、屈强比以及临界缺陷尺寸等验收指标的确定十分重要。
3.高钢级管线钢管DWTT异常断口的评判技术研究
加强技术交流与合作，在高强度管道钢管DWTT异常断口评判技术及标准验收指标方面达成共识，对于DWTT评价指标的合理验收以及高强度管线钢的工程应用都非常重要。
4.高钢级管线钢管断裂控制问题
高强度、高韧性管线钢的断裂控制一直是国际上研究的热点，中石油管材研究所等单位在这一领域的研究工作一直在持续进行。
5.高强度管道环焊缝焊接工艺及强度匹配问题
对于X80以上高强度管道，如果环焊缝采用高匹配，会带来焊接工艺复杂、现场焊接难度大等问题。高强度管道环焊缝强度匹配对管道承载能力、环焊缝缺陷容限尺寸和形变能力以及环焊缝氢致裂纹倾向等的影响，还需要进一步的研究和评估。
6.高强度管道钢管现场冷弯管制造和控制技术
由于高强度管线钢特殊的包申格效应，冷弯后钢管性能如何变化，对管线安全使用有何影响，冷弯管加工工艺、控制措施以及最大许用弯曲角度指标等是工程应用中需要解决的重要问题。
7.高强度感应弯管制造存在的问题
X80感应弯管，其关键技术仍在于母管合金成分设计以及热处理加工工艺的优化，对于局部加热制造弯管，还应考虑弯管过渡区性能的检测和评估。
管线钢的发展趋势
管线钢的发展趋势 管线钢是一种专门用于输送液体、气体和固体颗粒的管道系统的建材。在现代工业中，管线钢被广泛应用于石油、天然气、化工、电力、供热、供水等领域。随着世界工业化的加速和经济的快速发展，管线钢的需求量将会继续增加。同时，随着科技的进步和社会的发展，管线钢的发展趋势也在不断地变化。 首先，管线钢的品种将会更加多样化。随着新材料技术的不断发展，管线钢的种类将会更加丰富。比如，双相不锈钢、镍基合金管线钢、高强度管线钢等新材料将会逐渐应用于管道系统中，以满足不同工况下的要求。同时，为了提高管线钢的使用寿命和安全性，一些新的防腐蚀、耐高温、耐压力的管线钢也将会不断涌现。 其次，管线钢的生产工艺将会更加先进化。随着先进制造技术的不断推广, 管线钢的生产工艺将会不断进步。例如，采用微合金化、热处理、轧制控制等先进技术的生产线将会逐渐普及，以实现管线钢的优化组织结构和良好的力学性能。同时，智能制造、大数据分析等技术将会在管线钢的生产中得到更广泛的应用，以提高生产效率和产品质量。 再次，管线钢的环保性将会得到更多的关注。随着全球环境问题的日益严重，管线钢的环保性将会成为一个重要的发展方向。未来，管线钢的生产将会更加注重节能减排，减少对资源的消耗，同时，在管线钢的使用过程中，也会更加注重节约能源、减少污染的原则。很可能会出现更多采用回收利用材料制造的管线钢，
以减少资源浪费和环境污染。 最后，管线钢的应用范围将会越来越广泛。随着全球能源资源的不断开发和利用，管线钢的应用范围也将会不断扩大。同时，随着城市化进程的加快和基础设施建设的不断加强，管线钢在城市燃气、供水、热力等方面的应用将会更加广泛。同时，新兴的领域如海洋工程、特种管道工程等也将成为管线钢的重要应用领域。 总的来说，管线钢作为一种重要的管道材料，其发展趋势将会更加多样化、先进化、环保化和广泛化。它将会在更多的领域中得到应用，同时也将会不断迎合市场的需求，推动行业的发展。相信未来的管线钢将会更加环保、高效、安全，并且更好地服务于全球工业和社会的发展。
管线钢综述
管线钢综述 欧阳高凤 摘要：本文对管线钢的大概发展历程、成分冶金、显微组织、力学性能、轧制工艺、焊接性及焊接工艺进行了论述，从而能够了解管线钢的发展，为课题研究打下基础。 关键词：管线钢成分显微组织力学性能生产工艺焊接工艺发展 1 管线钢的大概发展历程 半个多世纪以来，随着石油和天然气的开发和需求量的增加，从而带动了管线钢的发展。由于管道运输具有经济、方便、安全等特点，进入二十一世纪以来，管线钢呈现蓬勃发展的趋势。我国管线钢的应用和起步较晚，过去已铺设的油、气管线大部分采用Q235和16Mn钢。我国开始按照API标准研制X60、X65管线钢，并成功地与进口钢管一起用于管线铺设。90年代初宝钢、武钢又相继开发了高强高韧性的X70管线钢，随后成功研制了X80管线钢，X70和X80管线钢已大量应用于油气管道运输中。近几年开发的高强韧的X100和X120管线钢还处在试验阶段，应用方面还比较少。 在我国，石油、天然气的运输基本上已经实现了管道运输。但是与世界上工业发达国家相比，国内的管道运输在质量上和数量上都存在很大差距。中国虽然为世界的主要石油出产国之一，但输油输气的管道不足世界管线总长度的百分之一，而且普遍存在输送压力低、管径小的缺点。随着我国油气资源的进一步开发利用，西气东输的工程实施，油气管线向长距离、大口径发展是必然趋势。下面从管线钢的冶金成分、显微组织、力学性能、生产工艺及焊接工艺等方面，进一步较详细的介绍管线钢的发展。 2 管线钢的冶金成分的发展 管线钢和其他的微合金钢一样，都是在传统的C-Mn钢的基础上加上合金元素。合金元素主要以Nb、Ti、V或少量的Mo、Cu、Ni、Cr及B为主，以这些合金元素来对管线钢进行合金设计，以达到不同的强度等级及性能要求。 管线钢的冶金成分的发展大致经历三个阶段。第一阶段为1950年以前，是以C-Mn和C-Mn-Si钢为主的普通碳钢，强度级别在X52以下。第二阶段为1950-1972年，在C-Mn钢的基础上引入微量的Nb、Ti、V，通过相应的热轧和轧后处理工艺，提高了钢的综合性能，生产出X60及X65级别的钢。第三阶段为1972年至今，这一阶段合金化的发展特点为微合金的多元化，相继又加入少量的Mo、Cu、Ni、Cr及B，结合控轧控冷的新工艺，生产出综合性能优异的管线钢，主要以X70和X80管线钢为主，X100和X120管线钢在试验研究阶段。 下面具体论述以下管线钢中这些合金元素或微合金元素的作用及添加量。2.1 碳 碳是最传统的合金元素、强化元素，而且也是最经济的元素，但它对钢的可焊性影响很大。碳是影响焊接性能最敏感的一个元素，所以20多年来管线钢的碳含量是逐步趋向于低碳或超低碳方向发展。而且随着含碳量的增加，韧性下降，偏析加剧，抗HIC和SSC的能力下降。因此，随着管线钢级别的提高，碳含量应逐渐降低。管线钢的含碳量从开始的1.0%左右逐步降低，最低可达到0.01%。
管线钢知识
管线钢知识 石油和天然气的需求迅速增长，2011-2015年世界范围内管道建设的工程投资每年近400亿美元。 西气东输二线管道以高强度X80为管材，管径1219mm，压力12MPa，主干线全长4895km。2010年底的统计资料显示，我国已建立原油管道1.9*104km，天然气管道3.3*104km，成品油管道1.6*104km，油气管道总里程已达6.8*104km，2020年有望达到20*104km。同时，与我国的能源需求和先进国家的管道水平相比，我国管道建设还有巨大的需求和潜力。 一、管道工程面临的挑战与管线钢发展方向 ●管道的大管径、高压输送与高强度管线钢 由建立在流体力学基础上的设计计算可知，原油管道单位时间输送量与输送压力梯度的平方根成正比，与略大于管道直径的平方成正比。加大管道直径，提高管道工作压力是提高管道输送量的有力措施和油气管道的基本发展方向。 目前认为，输油管道合适的最大管径为1220mm，输气管道合适的最大管径为1420mm。在输送压力方面，提高压力的追求仍无止境。20世纪50-60年代的最高输送压力为6.3MPa（X52），70-80年代的最高输送压力为10MPa（X60-65），90年代后的最高输送压力达14MPa（X70-80）。近年来，国外一些新建天然气管道压力一般为10-15MPa，一些管道压力已超过20MPa（X100-X120)。 由管道设计准则可知，管道工程的大口径、高压输送这一目标可以通过增加钢管壁厚和钢管强度来实现。然而，提高管线钢的强度才是一种理想的选择。这是因为高强度管线钢的采用不仅可减少钢管壁厚和重量，节约钢材成本，而且由于钢管管径和壁厚的减少，可以产生许多连带的经济效益。据统计，在大口径管道工程中，25%-40%的工程成本与材料有关。一般认为，管线钢每提高一个级别，可使管道造价成本降低5%-15%。 ●管道的低温环境与高韧性管线钢 随着管道工程的发展，对管线钢韧性的技术要求日益提高，韧性已成为管线钢最重要的性能指标。为获取高韧性管线钢，可通过多种韧化机制和韧化方法，其中低碳或超低碳、纯净或超纯净、均匀或超均匀、细晶粒或超细晶粒以及针状铁素体为代表的组织形态是高韧性管线钢最重要的特征。 超纯净管线钢：S≤0.0005%、P≤0.002%、N≤0.002%、O≤0.001%和H≤0.0001%； 超细晶粒管线钢：通过严格控制控轧、控冷条件，目前可获得这种有效晶粒 大都在尺寸达到1-2um,因而赋予了管线钢优良的韧性。现代管线钢的A kv 可高达200-300J以上，50%FATT可达-45℃以下。经过精心控制的管线钢，其A kv 400-500J以上，DWTT的85%FATT可降至-60℃以下。 ●管道的大位移环境与大变形管线钢 所谓大变形管线钢是一种适应大位移服役环境的，在拉伸、压缩和弯曲载荷下具有较高极限应变能力和延性断裂抗力的管道材料。这种管线钢既可满足管道高压、大流量输送的强度要求和满足防止裂纹起裂和止裂的韧性要求，同时又具有防止管道因大变形而引起的屈曲、失稳和延性断裂的极限变形能力，因此大变形管线钢是管道工程发展的迫切需要，也是传统油、气输送管道材料的一种重要补充和发展。 大变形管线钢的主要性能特征是在保证高强韧性的同时，具有低的屈强比
中石油管材所 对x70到x80的研究
西气东输二线工程将采用的是X80管线钢，与西气东输一线采用的X70管线钢相比，强度增加14%，投资可降低10%，可节约钢材14%以上，从而使这条举世瞩目的天然气管道成为中国石油履行社会责任的节约工程、高效工程和责任工程。 到目前为止，全世界采用X80管线钢建设的天然气管道不过2000千米，而且基本上都属于短距离输气管道，在大口径、大输量的西气东输二线，中国石油之所以敢为天下先采用X80管材钢，是因为我国的管材研究和生产通过西气东输一线等大型管线的建设已经积累了丰富的经验，并且步入世界先进行列，而X80钢级管线钢在我国也已经进行了若干年的前期研究并建设了7.8公里的试验管线，为西气东输二线采用X80管线钢打下了坚实的基础。 中国石油天然气集团公司管材研究所（以下简称管材所）作为一个技术支持单位，一个蓬勃向上的集体，正是这个研究开发大军中的一员，它是基础研究转化为实际生产力的重要枢纽，不断为管线决策和实施提供强有力的技术支持。 责任背后的压力 对于我国的能源供应来说，“西气东输二线工程”和与之相连的“中亚管线工程”的兴建无疑是件大好事，而对管材所来说，却是一种责任和压力。因为要建设如此规模的管道工程，首先要确定的是管线用钢。 西气东输二线管径达1219毫米，主干线长度达4860千米，支干线长度达2840千米，输气压力达10至12兆帕。在设计前期，对钢级的争论一直是一个焦点。经过分析，管材所认为，如果采用X70管线钢，那么管壁的厚度将比西气东输一线三分之一，这么厚的钢板将使钢板生产企业的制造难度加大，同时生产质量控制的难度也将加大，而且相应的对钢管生产设备要求和能力也要增加，不利于实现钢管的国产化。同时钢板壁厚的增加会带来其他诸如管件和弯管等制造难度的加大。采用X70的难度并不比X80小甚至更大。更重要的是，如果采用X70钢，在达到同样强度的前提下，整个管线耗费的钢材将比采用X80高强度管线钢增加14%，投资也将随之增加，这与国家“节约能源资源”的基本国策相悖。 采用X80高强度管线钢，可以节约大量钢材，节约投资效果明显。而要向集团公司决策层提供采用X80钢的强有力技术依据，管材所则要面临巨大压力。 首先，国际上无先例可借鉴。此前，德国于1992年建设了世界上首条长度只有260千米的鲁尔管道，采用了X80钢。2004年，美国608千米的夏延管道也成功地采用了X80钢。除此之外，采用X80钢的都是一些十几千米、几十千米的近距离管道。作为试验和技术储备，我国也曾在西气东输与陕京二线的联络线上，使用了7.9千米的X80钢。但要在总长度近8000千米的西气东输二线采用X80钢，这些经验显然不足以说明问题。 其次，在提供决策支持的过程中，西气东输二线处于保密论证阶段，大量的试验研究需要钢铁企业和制管企业的配合，这给研究带来一定的困难。最关键的是技术本身。虽然管材
国内X80管线钢的发展及研究方向
国内X80管线钢的发展及研究方向 大口径、高压输送及采用高钢级管材是国际管道工程发展的一个重要趋势，国际上X80高钢级管材的生产技术已经成熟，并得到了较大的发展和成功应用。 近年来，国内石油与冶金行业联合攻关，相继成功开发了符合质量技术要求的x80热轧板卷、宽厚钢板及X80螺旋缝埋弧焊管和直缝埋弧焊管，实施X80管线钢应用工程的条件已经成熟。 为确保X80管道的安全可靠性，在借鉴国际上先进成功经验的基础上，应进一步加强X80管线钢的应用基础研究和相关技术攻关。 一、油气管道及高钢级管材的发展 作为一种经济、安全、不间断的长距离输送石油和天然气的工具，油气输送管道在近四十年取得了巨大发展。目前，全世界石油、天然气管道的总长度已超过230万公里，并以每年2 万-3万公里的速度增加。在近10年内，我国已建成陕京管线、涩宁兰管线、兰成渝管线以及西气东输管线等十几条重大长输
管线，预计今后10-15年内，我国共需各类油气输送干线用钢管约1000万吨。 随着管道输送压力的不断提高，油气输送钢管也相应迅速向高钢级发展。20世纪60年代一般采用X52钢级，70年代普遍采用X60-X65钢级，近年来以X70为主。X80也已开始大量使用。在国外，如德国、加拿大、日本和意大利在X80乃至更高钢级管线钢的研究应用方面已经有很多实践经验。世界著名的大石油公司积极开展X80及X80以上钢级管道钢的开发和应用研究：德国Ruhr Gas公司在1992和1993年采用Europipe生产的X80钢管分别建成了两条100多公里的输气管道。加拿大Trans Canada管道公司（TCPL）一直积极推动高钢级管道钢的应用，X80钢管已成功应用到几条管线中，其中包括Alberta省北部永久冻土地区管线，2002年TCPL在加拿大建成了一条管径 1219mm、壁厚14.3mm的X100钢级的1公里试验段，同年，新版CSZ245-1-2002首次将Grade690（X100）列入加拿大国家标准。意大利SNAM公司用Europipe公司生产的X100、X80与X70钢级进行对比试验，认为X80的现场焊接可以采用与X70相近的工艺，而X100则有所不同，但只要采取适当措施也可获得满意结果。 挪威STATOIL公司对新日铁、住友金属、NKK和Europipe 等公司提供的X80钢级钢管进行了用于海底管道的可行性研究，
管线钢管焊接技术的研发现状与发展趋势分析
管线钢管焊接技术的研发现状与发展趋 势分析 摘要：为了持续提高管线钢管的焊接工作质量，本文针对已有的管线钢管焊 接技术研发现状进行研究，展望了未来的发展趋势。通过本次研究发现，管线钢 管在焊接过程中始终面临着屈强比增加、应变硬化能力降低、热影响区脆化软化 以及环焊接头与母材强韧性匹配等多个难点。现如今，管线钢纵缝焊接以及管线 钢环缝焊接技术成为了最为常用的管线钢管焊接技术。随着我国经济社会的持续 发展，管线钢管的焊接技术多元化特征也会变得越发明显，与之相关的各项材料、技术也能够持续进步，国内的管线钢管焊接技术有着广阔的市场发展空间。 关键词：管线钢管；焊接技术；研发现状；发展趋势 1、管线钢管的焊接技术难点 1.1钢管屈强比增加且应变硬化能力水平有所下降 随着管线钢管强度水平的不断提高，屈强比数值要保持一种持续增加的趋势，管线钢管自身的应变硬化能力有所下降，意味着管线钢管抗侧向弯曲能力水平有 所降低[1]。如此一来，在土质稳定性较差或者是不连续冻土层及其地质灾害频发 地区，管线钢管的应用面临着较为严峻的安全形势，对于焊头要求也在不断提高，具体而言，焊接接头不仅要有较强的匹配性，同时要在抗低温冲击韧性和断裂韧 性方面有着良好的优势。 1.2焊接热影响区催化、软化现象 在管线钢管焊接的过程中，因为焊接之后冷却速度相较于轧制冷却速度明显 下降，晶粒长大以及微合金元素形成的第二相质点溶解，导致管线钢管存在一定 的脆化、软化现象，X70钢存在的这种现象不明显，但在X80及以上等级的管线 钢管中，脆化和软化现象便会表现得较为明显，尤其是在焊接热输入量明显增加
的情况下，这种现象也会变得越发严重。在管线钢管焊接的过程中，工艺控制要求也在不断提高，不仅要对焊接之前预热温度进行管控，并且在管线钢管焊接的中热输入量也需要控制在合理的范围内。 1.3环焊接头与母材强韧性匹配困难 管线钢管是以低碳微合金轧制和加速冷却为基础诞生的产物，在力学性能方面有着明显的优势，但在焊接中产生的焊缝实际上是电弧熔化凝固产生的一种“铸态”组织，强韧性匹配关系较低，无法达到与母材的同等强度水平。我国油气长输管道的安全性和可靠性与焊缝的强韧性有着密切的联系，必须要满足国家标准的要求。随着我国高强度管线钢管的持续应用，要求相关人员针对相应的实心焊丝、药芯焊丝和焊条之类焊接配套材料全面进行开发应用。 2、管线钢管常见的焊接技术 2.1管线钢纵缝焊接 在我国长距离油气输送管网不断扩展的过程中，管线钢管纵缝焊缝的焊接工艺应用较为普遍，具体可以分为直缝焊管和螺旋焊管两种。在管线钢管焊接的过程中，如果钢管的自身壁厚超过14毫米，则需要设置X型的坡口，一般会选择使用多丝埋弧焊接工艺，在内焊道焊接工作完成之后，方可进行外焊道焊接工作[2]。考虑到管线钢管壁厚参数存在明显差异，在管道焊接的过程中，需要根据具体的壁厚和管道使用状况，合理确定坡口加工参数，在壁厚数值较大的情况下，一般都会使用双V型的复合坡口进行开展焊接工作，借此减少在焊接过程中的熔敷金属填充量。在螺旋焊管技术应用的过程中，需要在展开的钢带两侧形成2～3毫米左右的钝边双V型坡口，并将钢管加工成筒体，随后利用熔化极气体保护焊进行固定处理，管道内部的V型破口需要使用双丝或者三丝的螺旋埋弧焊工艺进行焊接。 以UOE成形或者是JCOE成型的直缝钢管，在生产工艺便捷性、生产效率等方面有着明显的优势，可以在不同厚度和等级的管线钢管焊接中广泛应用。螺旋焊管技术在焊接强度方面明显高于直缝焊管，残余的应力数值较低，并且可以利用较窄钢带生产直径数值较大的螺旋焊管。虽然螺旋焊管技术相较于直缝焊管出
X80管线钢的研究现状
X80管线钢的研究现状 摘要：采用高强度管线钢，长距离高压大输量输送富气，可以节约钢材，大幅度减少管线工程的投入，增加管线的运行效益，提前回收投资。为了确保输送管线建设的经济性、运行的安全性和可靠性，X8高性能管线钢在管线建设上的应用将越来越普遍。本文介绍近年来出现的X80管线钢的研究与应用，包括该钢种的化学成分、组织特点、生产工艺、焊接中出现的问题等内容。 关键字：X80管线钢控轧控冷工艺焊接应用 目前我国经济发展迅速，对石油天然气的需求日益旺盛。大直径管道作为石油天然气安全经济有效的输送途径之一，随着西气东送等大建设项目相继投入，国家已将其放在了优先发展的位置。为了降低管线建设和运营成本，提高管线安全性和可靠性，高压大口径管线用钢不仅要具有更高强度还要具有更高韧性[1,2]，所以建设高压长距离输送管线是解决长时期、大规模运输天然气的主要措施，并且我国今后将在国外寻找油资源通过海运或管道输送至国内。目前我国石油天然气管道中应用最广的是X65和X7O针状铁素体管线钢[l,3],因此，国内钢铁企业为了占据市场有利位置，纷纷投入巨资进行高等级管线钢的开发与生产。 1、X80管线钢的化学成分特点 X80管线钢典型的碳含量为0．04％～0．08％，有些含碳量达到 0．02％的超低碳水平。由于近海和极地管线开发的需求，管线钢具有低的碳当量以便在恶劣的环境下无预热焊接，不进行焊后热处理和保证接头的低硬度、避免硫化物应力腐蚀开裂。C的减少使屈服强度下降，通过其它强化机制的应用予以补偿。最常用的是以Mn代C。Mn的加入引起固溶强化，Mn提高强度的同时还提高钢的韧性，降低钢的韧脆转变温度。由于Mn含量的增加会加速控轧钢板的中心偏析，因此根据板厚和强度的不同要求，钢中Mn的添加范围一般为1．1～2．0％[4]。 管线钢中的微合金元素主要指Nb、V、T i 等强氮化物形成元素。其作用之一是在控轧过程中阻止奥氏体晶粒长大。另一作用是在轧制钢板时延迟γ的再结晶。Nb具有显著的晶粒细化作用和中等的沉淀强化作用，在增加强度的同时还降低韧脆转变温度。钢中加T i 可以在焊接峰值温度下能通过生成稳定的氮化物，从而有效控制晶粒长大。V有较高的沉淀强化和较弱的细化晶粒作用，因而其韧脆转变温度比含Nb和含Ti的钢都高，一般在管线钢设计中都不单独使用V。 2、X80管线钢的组织特点与性能要求
管线钢研究报告
管线钢研究报告 随着工业化进程的不断推进，管道建设越来越受到重视。而管道的建设离不开管线钢的应用。管线钢是一种高强度、高韧性、高耐腐蚀性能的钢材，广泛应用于石油、天然气、化工、水利等领域的输送管道中。本文将从管线钢的应用、发展历程、生产工艺、性能及应用前景等方面进行阐述。 一、管线钢的应用 管线钢是一种特殊的钢材，广泛应用于石油、天然气、化工、水利等领域的输送管道中。在石油行业中，管线钢主要用于输送原油、天然气等石油产品。在天然气行业中，管线钢主要用于输送天然气。在化工行业中，管线钢主要用于输送各种化工产品。在水利行业中，管线钢主要用于输送水资源。 二、管线钢的发展历程 管线钢的发展历程可以追溯到20世纪初期。当时，欧美国家开始使用钢管代替传统的木质管道。20世纪50年代，钢管的应用范围逐渐扩大，开始用于输送石油、天然气等液体和气体。但是，当时的钢管存在着一些问题，如腐蚀、断裂、泄漏等，给生产和运输带来了很大的风险。为了解决这些问题，人们开始研究开发高强度、高韧性、高耐腐蚀性能的管线钢。经过不断的研究和开发，管线钢的性能得到了很大的提升，能够满足不同行业的需求。 三、管线钢的生产工艺 管线钢的生产工艺主要包括炼钢、轧制、钢管制造和防腐处理四
个环节。 炼钢：炼钢是管线钢生产的第一步。炼钢主要采用高炉炼钢和电炉炼钢两种方式。高炉炼钢是指将铁矿石、焦炭和石灰石等原料放入高炉中，经过高温煅烧、还原、脱硫等化学反应，得到生铁，再通过炼钢炉将生铁转化为钢材。电炉炼钢是指利用电力将废钢或铁合金熔化，经过一系列的处理，得到所需的钢材。 轧制：轧制是管线钢生产的第二步。轧制主要分为热轧和冷轧两种方式。热轧是指将钢坯加热到一定温度后，在轧机上进行轧制，得到所需的钢板或钢管。冷轧是指将热轧后的钢板或钢管进行冷加工，得到所需的钢板或钢管。 钢管制造：钢管制造是管线钢生产的第三步。钢管制造主要分为无缝钢管和焊接钢管两种方式。无缝钢管是指采用整体加热、穿孔、轧制等工艺制成的钢管，具有高强度、高韧性等优点。焊接钢管是指将钢板或钢带经过剪切、弯曲、焊接等工艺制成的钢管，具有制造成本低、生产效率高等优点。 防腐处理：防腐处理是管线钢生产的最后一步。防腐处理主要是为了提高管线钢的耐腐蚀性能，延长使用寿命。防腐处理主要分为外涂层防腐和内涂层防腐两种方式。外涂层防腐是指在钢管表面涂上一层防腐材料，如环氧树脂、聚氨酯等。内涂层防腐是指在钢管内部涂上一层防腐材料，如环氧树脂、聚氨酯等。 四、管线钢的性能 管线钢具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性能等优点，具体表现在
X80管线钢焊缝组织及裂纹形成机制
X80管线钢焊缝组织及裂纹形成机制 摘要 X80管线钢是近年来开发的高强钢，广泛应用于输油管道等领域。然而，其焊缝在使用过程中容易出现裂纹，导致管道失效。本文通过研究X80管线钢焊缝组织及裂纹形成机制，提出了 防止裂纹形成的方法。 关键词 X80管线钢；焊缝；组织；裂纹；机制 正文 一、X80管线钢的特点 X80管线钢是由铁、碳、锰、硅等元素构成的高强度钢材，其特点是强度高、韧性好、耐蚀性强等。X80管线钢广泛应用于输油管道等领域，能够满足高强度、高韧性、高耐蚀性等要求。 二、焊接工艺对X80管线钢焊缝组织的影响 焊接工艺对X80管线钢的焊缝组织影响较大。采用合适的焊 接工艺能够获得合适的组织结构，从而保证焊缝的性能。 三、裂纹形成机制及防止方法 在管道使用过程中，X80管线钢焊缝容易出现裂纹，主要原因是焊接过程中产生了应力集中。在应力作用下，焊缝出现塑性变形，当应力达到一定程度时，就会出现裂纹。为了防止出现裂纹，可以通过以下方法： 1. 采用低氢焊接工艺，避免氢致裂纹的发生。
2. 控制焊接参数，使焊接热输入控制在合适的范围内，避免过大或过小的热输入，以减少应力集中。 3. 采用预热、后热处理等工艺，调整焊缝的成分和组织结构，减少裂纹的形成。 四、结论 X80管线钢焊缝裂纹的形成与焊接工艺、应力、组织结构等因素密切相关。通过采用合适的焊接工艺、调整组织结构等措施，能够有效避免裂纹的形成，保证X80管线钢管道的安全运行。 五、X80管线钢焊缝组织特点 X80管线钢焊缝组织包括母材、热影响区和焊缝区。热影响区是焊缝周围受到热影响而发生变化的区域。在X80管线钢焊 接过程中，焊接热输入对于热影响区的温度及局部组织有很大的影响。如果热输入过大，会导致组织过热和晶间腐蚀等问题，从而导致焊缝性能下降。相反，热输入过小，易导致焊缝性能弱，且产生大量的残余应力。因此，要控制好热输入量，获得理想的焊接组织。 六、X80管线钢焊缝裂纹形成机制 X80管线钢焊缝裂纹形成的原因多种多样，其中焊接应力是影响的主要因素。随着温度的降低和材料的变形，焊接应力将围绕焊缝产生。当焊缝材料之间的静强度达到应力的引爆点时，将形成焊缝裂纹。 七、防止X80管线钢焊缝裂纹的方法 为了减少X80管线钢焊缝裂纹的发生，需要采用适当的防治 方法。当前常见的防治方法包括完善的焊接工艺、预热、热处
X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真共3篇
X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿 真共3篇 X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真1 X80高强管线钢是目前建设大型海底油气管道的必备材料之一。其高强度、优良的低温韧性和防腐能力，使得其在复杂海洋环境下能够长期稳定地运输油气。而对于这样一种高强度钢材，其焊接质量的稳定性对于管道的运营安全至关重要。因此，本文将探讨X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真。 首先，我们需要了解X80高强管线钢的化学成分。X80钢的化 学成分主要由C、Si、Mn、P、S以及其他微量元素组成。其中C的含量较高（0.06%-0.08%），因此焊接时需特别注意焊接 热输入，防止产生大量的夹杂物。 其次，我们需要了解X80高强管线钢的焊接工艺。由于其高强度特性，传统的手动埋弧焊接（SMAW）难以满足其高质量的焊接要求。因此，现在多采用熔覆焊（SAW）、气体保护焊（GMAW）等自动化焊接工艺。但是，在实际的焊接过程中， 仍需注意焊接电流、焊接速度、压力设定等参数，以保证焊缝的质量。 最后，我们需要了解X80高强管线钢的焊接质量评价方法。一般对焊接后的钢管进行超声波检测、X射线检测等质量评价， 其中焊缝夹杂物及气孔的检测较为重要。同时，也可采用模拟仿真工具对焊接过程中产生的过热区域、焊接接头区域以及沉
积金属区域等进行模拟分析，以评估管道的运营安全。 总结一下，对于X80高强管线钢的焊接，我们需要注意焊接参数的设定，避免产生焊缝质量问题。同时，应采用多种质量评价方法，确保焊接质量的稳定。此外，在焊接过程中，应注意管道的生产和运输过程中的防腐保护，以确保管道的运营寿命 综上所述，X80高强管线钢的焊接需要注意焊接参数设定和质量评价方法的选用，以确保焊缝的质量稳定。采用自动化焊接工艺，并注意管道的生产和运输保护，能够有效提高管道的运营寿命，为工业生产和人民生活提供优质的能源和物资保障 X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真2 X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真 随着我国油气资源的不断增加，管道获得了飞速的发展。作为管道的主要材料之一，高强管线钢在管道建设中起着至关重要的作用。然而，高强管线钢的焊接性一直以来都是一个难点问题。本文将介绍X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真，以期对高强管线钢的焊接进行更深入的研究和探讨。 X80高强管线钢是目前市场上应用较为广泛的高强度管线钢，其抗拉强度可以达到800MPa以上，属于较高技术含量的钢材品种。由于其焊接性能是影响管道焊接质量的重要因素之一，对其进行系统的研究可以为管道设计和制造提供更为准确的理论指导。 X80高强管线钢的焊接主要涉及到两个方面，分别是焊接工艺
西气东输二线工程X80管线钢焊接工艺研究
西气东输二线工程X80管线钢焊接工艺研究——RMD根焊+ 自保护药芯焊 丝半自动焊 收藏此信息打印该信息添加：用户投稿来源：未知 大庆油田建设集团培训中心(黑龙江163712) 袁吉伟李国庆 刘增峰都宏海 2008年4月，西气东输二线工程正式启动。西气东输二线管道是我国管道建设史上管道口径最大、压力等级最高和输气能力最强的一条主要管道，标志着我国能源建设又增加了一个新的里程碑。工程所用管道材质为X80钢，是一种新型低合金高强钢，美国ITW焊接集团管道组结合美国惟一的X80长输管线(C HEYNNE管线)工艺开发和实践经验，针对高强钢和特种材料的焊接研制了Pipe Pro450RFC焊接系统。目前，西气东输二线的打底焊多采用此焊接系统中的RM D打底焊接，填充盖面采用自保护药芯焊丝半自动焊。 一、焊接性分析 X80管线钢是控轧控冷的微合金钢，具有高强度和良好的抗延性断裂能力，是输气管道中的高钢级管材，其化学成分见表1。X80钢采用了微合金化(加入微量Nb、V、Ti)和控制轧制等新技术，达到了细化晶粒和沉淀强化相结合的效果。同时从冶炼工艺上采取了降C、降S，改变夹杂物形态及提高钢的纯净度等措施，使钢材具有均匀的细晶粒等轴铁素体基体。从而具有高强度、高韧性和良好的焊接性，以及淬硬倾向小和裂纹敏感性低等特点。焊接中的主要问题就是焊缝区合金元素的保护和热影响区的脆化问题。 表1 X80管线钢的化学成分(质量分数) % 钢号 C Si Mn Nb V Ti S P
N O 207 0.025 0.24 1.56 0.039 0.019 — 0.0006 0.002 0.0062 0.0043 5502 0.031 0.28 1.26 0.049 0.035 0.014 0.0006 0.0009 0.0020 0.0009 二、焊前准备 1. 焊接方法和焊接材料选择 焊接过程中，基于对焊缝区合金成分的保护，根焊时采用的是郝伯特公司的METALLOY 80N1金属粉芯焊丝打底，来保证焊缝区的合金成分和强度。焊接方法采用最新的RMD焊接工艺，减小热影响区的范围。填充和盖面采用自保护药芯焊丝半自动焊，焊丝使用HO-BART的E81T8-Ni2J自保护药芯焊丝。 2. 坡口和接头形式 管材直径为1219mm，壁厚18.4mm。焊接位置为水平固定5G位管道向下立焊。复合坡口形式如图1所示。
X80管线钢调质处理工艺分析研究
X80管线钢调质处理工艺分析研究 摘要：通过在热模拟机上模拟X80管线钢热处理工艺，研究了不同加热温度和 不同冷却速度对X80管线钢微观组织和性能的影响。试验结果表明，X80管线钢 在990℃的加热温度和25℃/s的冷却速度下可获得理想的组织结构和良好的强韧 匹配，具有较佳的综合组织性能。 关键词：X80管线钢；调质；加热温度；冷却速度；微观组织；力学性能 1 X80管线钢的性能要求 作为高钢级管线钢管，X80管线钢降低了钢管自重，减少了野外焊接工作量，节约了管 线工程建设成本。但X80 管线钢有着较高力学性能要求。它在提高屈服强度的同时，应尽量 降低卷板的韧脆转变温度、提高冲击韧性。传统的细晶强化虽可提高强韧性，但其强化效果 仍不足以满足要求。如何通过合适的调质处理工艺，来获得良好综合性能的管材是工艺人员 仍致力的课题。 本文主要通过在热模拟实验机上模拟热处理过程，经过高温回火处理，获得各种热处理 工艺方案下的组织，通过试验分析，最终确定合理的加热温度和冷却速度等工艺条件。 2实验材料和方法 本试验所用材料为X80管线钢，其主要化学成分有：C，0.09；Si，0.2；Mn，1.51；Cr，0，03；Mo，0.16；Ni，0.22；Cu，0.15；Al，0.03；N，0.004；Ti，0.01；V，0.03；Nb，0.06。 用热模拟试验机进行加热温度的和冷却速度的热模拟试验，分别研究加热温度和冷却速 度对X80材料组织和性能的影响。具体热模拟方案为：取12个试样，设置不同加热温度（930、960、990、1020℃）和不同冷却速度（5、15、25℃/s），组合形成12种热处理工艺，保温温度均为60s，进行模拟淬火热处理，随后进行温度为550℃、保温时间为2小时的高温回火。 对上述不同热处理工艺模拟下的试样进行金相分析、0℃夏比V型缺口冲击试验和室温横向拉伸试验，试验方法按ASTM标准执行。 3 实验结果及分析 3.1 热处理工艺对X80管线钢微观组织的影响 3.1.1加热温度对材料微观组织的影响 在保温时间、冷却速度、回火参数相同的情况下，改变参数加热峰值温度，从而研究加 热温度对微观组织的影响。图3-1a-d为冷却速度为5℃/s下加热温度分别930℃、960℃、990℃、1020℃所获得的金相组织。观察该图发现，随加热温度的升高晶粒尺寸不断增加， 试样a、b、c的长大幅度不是很大，但1020℃加热温度下晶粒长大程度略为明显。 3.2.1 加热温度对X80管线钢力学性能的影响 观察冷却速度为5℃/s下，不同加热温度对应冲击韧性的变化，可以得出，随加热温度 的影响，韧性逐渐降低，但均已满足X80的韧性要求。晶粒度大小是影响韧性的重要因素， 晶粒越大，韧性越差。对照图3-2中该组试样的金相照片，其韧性与晶粒大小的关系正是如此。 观察冷却速度为5℃/s下，不同加热温度对应屈服强度和抗拉强度的变化。其强度趋势 为随加热温度的增加，屈服强度和抗拉强度逐渐增加。 为了获得较为匹配的强韧性，综合考虑材料组织机构的变化规律，990℃的加热温度最为 理想。 3.2.2 冷却速度对X80管线钢力学性能的影响 观察990℃加热温度下，不同冷却速度对应冲击的变化。结果显示，随冷却速度的增加，材料冲击韧性逐渐提高。当冷却速度为5℃/s时，组织中含有粗大的岛状组织，且岛状物的 外形多为不规则的条状，这些粗大的相界面可因塑性变形而诱发出断裂。当冷却速度为 15℃/s时，晶粒得到了细化。当冷却速度为25℃/s时，晶粒更为细小，粗大的岛状物基本消
X80管线钢螺旋埋弧焊管专用焊丝的研制的开题报告
X80管线钢螺旋埋弧焊管专用焊丝的研制的开题报告 一、研究背景 X80管线钢螺旋埋弧焊管在石油、天然气、水资源等行业中有着广泛的应用，是当前管道工程中最重要的材料之一。然而，由于X80管线钢的成分含量复杂、加热速 率慢以及钢板质量的差异性等原因，使得焊接难度较大，同时对焊接材料的要求也更高。X80管线钢的用途特殊，对焊接材料的性能、结构以及安全性都有着高要求，因 此需要针对其特点进行研究，开发出适合其特点的焊接材料。 实现对X80管线钢的有效焊接，一种可行的方法是利用螺旋埋弧焊接技术。然而，在使用螺旋埋弧焊接技术时，需要使用专门设计的焊接电极，该电极通常是一种焊丝。因此，需要研究和开发一种符合X80管线钢特点的专用焊丝。X80管线钢螺旋埋弧焊 管专用焊丝的开发，对于提高X80管线钢管道的质量和技术水平具有重要意义。 二、研究目的 本研究旨在开发符合X80管线钢特点的专用焊丝，以满足其在管道工程中的需求。具体目标如下： 1. 研究X80管线钢和不同焊丝材料之间的特性差异，确定合适的焊丝材料； 2. 研究焊接参数对焊缝性能的影响； 3. 对开发的焊丝进行性能测试，包括焊缝强度、塑性和韧性等方面； 4. 开发满足X80管线钢管道需求的专用焊丝。 三、研究方法 1. 实验设计：在试验室内使用螺旋埋弧焊接技术进行试验，控制焊接参数如电流、电压、焊速等，对X80管线钢使用不同的焊丝进行焊接试验，分析试验数据，评估焊 接效果。 2. 材料分析：对X80管线钢和不同焊丝材料进行表面形貌和化学成分分析，通 过测试和比较材料性能确定使用的焊接材料。 3. 性能测试：对开发出的专用焊丝进行性能测试，主要包括焊缝强度、塑性和韧性等方面。 四、研究意义 本研究的意义在于：
X80管线钢环焊缝焊接残余应力数值模拟的开题报告
X80管线钢环焊缝焊接残余应力数值模拟的开题报告 一、研究背景 管线钢在油气工程中发挥着重要作用，但是其焊接工艺和性能成为制约其使用的关键问题之一。焊接过程中产生的残余应力是管道结构失效的主要原因之一，因此，在管线钢焊接中减少或控制焊接残余应力，对提高管道结构的安全性和可靠性具有重要意义。本研究将围绕X80管线钢环焊缝的焊接残余应力问题展开研究，采用数值模拟方法对X80管线钢环焊缝焊接残余应力进行分析和预测，为管道工程的设计和制造提供有效的参考。 二、研究对象与内容 （一）研究对象 X80管线钢环焊缝 （二）研究内容 1. 建立X80管线钢环焊缝的三维有限元模型，分析其焊接工艺过程中热影响区的温度场和热应力场分布情况； 2. 通过数值模拟分析，确定焊接过程中可能产生的变形量和残余应力大小及分布情况； 3. 在数值模拟基础上，设计和进行焊接试验，验证数值模拟的准确性和可靠性； 4. 分析管道工程中的典型失效形态，评估X80管线钢焊缝的安全性和可靠性。 三、研究意义 1. 在X80管线钢环焊缝焊接残余应力的数值模拟方面进行探索，对于提高管道工程设计和制造的精度和效率具有积极意义； 2. 在管道工程中，管线钢的焊接是一个重要的环节，焊接残余应力的控制和减少能够大大提高管道结构的安全性和可靠性； 3. 该研究能够为改善我国管道工程质量，提高管道工程的可持续发展能力提供理论参考和技术支撑。 四、研究方法
数值模拟——建立数学模型，通过计算机计算预测管线钢环焊缝的焊接残余应力。同时，为了验证数值模拟结果的可靠性和准确性，将设计和进行焊接试验。 五、预期结果 1. 建立X80管线钢环焊缝的三维有限元模型，分析其焊接工艺过程中热影响区 的温度场和热应力场分布情况； 2. 确定焊接过程中可能产生的变形量和残余应力大小及分布情况； 3. 通过焊接试验，验证数值模拟结果的准确性和可靠性； 4. 分析管道工程中的典型失效形态，评估X80管线钢焊缝的安全性和可靠性。
X80管线钢热轧板卷的研制
X80管线钢热轧板卷的研制 1.1 X80管线钢的成分与工艺 为满足大口径、厚壁焊管高压输送的安全性，高性能管线钢多以低碳或超低碳针状铁素体组织为特征，使之在具有高强度、高韧性、低的包辛格效应和良好焊接性能的同时具有高的韧性止裂性能。 管线钢的焊接性能是通过控制碳当量(C eq)、冷裂指数(P cm)来实现的，但是提高强度和韧性的机制往往与提高焊接性能相悖。从宝钢目前的生产情况以及国际管线钢招标的要求看(要求不含B)，由于对X80管线钢没有抗HIC性能、极高韧性的要求，应以低碳微合金化为起点，通过合理的成分设计，配合最佳的控轧控冷工艺，获得含有针状铁素体的微观组织，以保证管线钢具有高的冲击韧性及良好焊接性能。 宝钢通过针状铁素体型X70管线钢的研制、生产及在“西气东输”工程中成功的应用，已经掌握了针状铁素体型高强度高韧性管线钢的成分设计、生产工艺控制和质量控制等关键技术。借鉴试验室X80预研究的试验结果以及X70批量生产的经验，为满足X80热轧板卷强度、低温韧性、可焊性等综合性能的要求，在Mn-Nb系HSLA钢的基础上，通过Ti，V的微合金化，尤其是利用Mo的合金化作用，采用超低硫和夹杂物形态控制技术，通过轧制过程中的晶粒细化、相变和位错强化、固溶强化、沉淀强化、亚晶强化等机制，进行最佳的控轧控冷工艺配合，获得针状铁素体组织。针状铁素体组织由于其内部具有高密度位错，能够保证X80管线钢具有高强度同时，又具有高的冲击韧性和优良的低温抗动态撕裂能力。而X80管线钢的低冷裂纹指数能够保证材料具有良好的焊接性能。具体成分见表1。 表1 研制X80管线钢热轧板卷的产品成分 % 注：Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15； Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B 基本的工艺流程如下： 铁水预脱硫→LD转炉冶炼→炉外精炼(LF，RH，喂Ca丝)→连铸→板坯精整→板坯再加热→控制轧制→控制冷却→卷取 1.2 X80管线钢热轧板卷的性能 1.2.1 组织 对X80管线钢板卷用ASTM E45 A方法进行钢中A，B，C，D类非金属夹杂物级别检验，其结果列于表2，均小于2.0级，钢质纯净。满足技术条件的要求。X80管线钢显微组织由针状铁素体+少量不规则等轴铁素体+少量MA组元构成，且无珠光体带状组织，呈典型的针状铁素体管线钢特征。图1为X80管线钢板卷的光学显微金相组织，相应的扫描电子显微镜下的组织一并列出。组织均匀、细小，晶粒组织评定为13.0级，满足技术条件No.10级或更细的要求。带状组织满足技术条件要求小于3级的规定。
材料强度设计X80级管线钢设计.
材料强度设计 题目：X80级管线钢设计 性能要求： 1）Rp0.2≥650MPa Rm≥800MPa Ak（-20℃）≥200J Tc=-50℃ 2）良好的焊接性能Ceq≤0.5 Pcm≤0.2 3）良好的抗H2S腐蚀性能 设计要求：撰写格式 1、任务书 2、前言（表述该钢的作用和发展状况） 3、化学成分设计（碳及各个合金元素的作用） 4、自己查找文献的经验公式，计算Ac1、Ac3、Bs、Ms等参数。 5、工序设计（该钢的生产流程图及流程图工序说明） 6、强度设计（进行各种强化方法的强度贡献） 7、其它性能计算与说明（如焊接性能、耐候性能等） 8、文献总结（每个学生独立查阅与该类钢相关的五篇以上文献总结） 9、参考文献 2.前言管线钢的简介： 管线用钢（steelforpipeline）是制造石油、自然气集输和长输管或煤炭、建材浆体输送管等用的中厚板和带卷钢。管线钢在使用过程中，除要求具有较高的耐压强度外，还要求具有较高的低温韧性和优良的焊接性能，一般采用中厚板制成厚壁直缝焊管，而板卷用于生产直缝电阻焊管或埋弧螺旋焊管。现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢，是高技术含量和高附加值的产品，管线钢生产几乎应用了冶金领域近20多年来的一切工艺技术新成就。管线工程的发展趋势是大管径、高压富气输送、高冷和腐蚀的服役环境、海底管线的厚壁化。因此，现代管线钢应当具有高强度、低包申格效应、高韧性和抗脆断、低焊接碳素量和良好焊接性、以及抗HIC和抗H2S腐蚀。 油气管道特别是天然气管道发展的一个重要趋势是采用大口径高压输送及选用高钢级管材。采用高压输送和高强度管材,可大幅度节约管道建设成本国外如德国、加拿大、日本和意大利等国在X80及更高钢级管线钢的研究应用方面已经有很多实践。世界著名的大石油公司积极开展X80及以上钢级管线钢的开发和应用研究。 我国管道工业的发展经历了三个高潮期。1958年开始建设长距离原油输送管道,1965年开始建设长距离天然气输送管道,在20世纪 60年代中期至70年代初形成了第一个发展高潮,在此期间建成的主要管道有四川天然气管网和东北输油管道等。20世纪90年代逐渐形成第二个发展高潮，在此
X80管线钢合金化设计及制管工艺研究
X80管线钢合金化设计及制管工艺研究 本文对X80管线钢的合金化设计及原始显微组织进行了研究分析，并阐述了目前X80管线钢主要制管工艺的过程及原理，分析了不同管坯成形方法对材料原始性能的影响。研究表明，X80管线钢中最主要的强化元素为Mn，同时添加Nb、Ti、V等合金微量元素，使显微组织主要为针状铁素体，具有高强度和高韧性；UOE成形和JCOE成形的X80管线钢钢管内均存在较为复杂的应力分布，而UOE成形相比JCOE成形的管坯残余应力小，分布更均匀。 标签：X80管线钢；合金化；UOE成形；JCOE成形 0 引言 随着生产生活对油气资源需求量的不断增加，油气管道的输送正朝着增大压力和管径的方向发展。如今的管道建设主要以大压力、长距离、大管径输送为特征[1]，因此如何长距离安全高效的运输油气，已经成为当今科学研究的一个重要课题。 大口径、长距离的高压输送管线具有运量大、安全可靠、成本低等优势，因而使用高等级、大壁厚管线用钢呈现出越来越强的发展态势[2]。20世纪60年代以来，高强度管线钢已逐渐在世界各国的油气运输中得到使用。近年来以X70级管线钢为主，但随着X80级管线钢的大规模应用，X80级管线钢已逐渐成为目前高压输送天然气管线的首选钢级。 1 X80级管线钢的合金化 一般情况下，提高钢材的强度会损害材料的韧性，而细化晶粒可以在提高强度的同时不损害韧性。通过第二相粒子的弥散分布，可以阻止晶粒长大而使晶粒细化，也可以通过添加合金元素的方法获得细化的晶粒[3]。X80级管线钢是通过优先获得最大程度的晶粒细化，并平衡不同机制的贡献，使脆性转变温度降低和强度提高。因此，X80管线钢中的微合金元素的选择及有害元素含量的控制就显得尤为重要。 由表1-1可以看出，C含量小于0.06%，Mn含量在1.5～2.0%之间。虽然C 是钢中最经济、最基本的强化元素，但提高C含量会降低钢的延展性和韧性，同时对管道的焊接具有负面影响。因此，降低C含量有助于提高钢的延韧性，改善钢的焊接性能。而Mn元素作为管线钢中最主要的强化元素，可以弥补因C 含量降低引起的材料强度损失。Mn还能够使奥氏体区扩大，降低奥氏体转变温度，有助于获得细小的相变产物使晶粒细化，从而提高钢的韧性、降低韧脆转变温度。 管线钢中的重要微量合金元素包括Nb、V、Ti等。其中，Nb元素对于晶粒细化的作用十分明显。NbC可以在应变诱导的作用下析出，阻碍形变奥氏体的