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管线钢的发展趋势

发布时间:2022-10-04 08:34:44 来源:比赛外围 作者:比赛外围网站

  超纯净钢一般是指钢中总含氧量和SPN、H含量很低的钢。超纯净管线钢中各种质含量极低,分别为S00005%、P0.002%、N0.002%、0.001%和H0001%。杂质元素对钢材的性能产生不利的影响,对钢管来讲,总合氧量高将会降低钢的韧性与延展性,S降低钢的冲击韧性;P能显著降低钢的低温冲击韧性,提高脆性转变温度,使钢产生冷脆;氮化物破坏钢的焊接性能。要提高管线钢的性能,必须系统地降低钢中杂质元素的含量。

  然而,在工业上要完全消除夹杂物是不可能的。所以对夹杂物的形态进行控制已成为获取优质管线钢的重要手段。其基本方法是向钢中加人Ca、Zr、Ti、稀土等元素,控制夹杂物形态,提高管线.高强度、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,其中以低碳或超低碳、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。

  (1)超细晶粒管线钢超细管线钢的获得,首先归结于微合金化理论的成功应用。在管线钢控轧再加热过程中,未溶微合金碳、氮化物通过质点钉扎品界的机制而阻止奥氏体晶粒的粗化过程。同时在控轧过程中,应变诱导沉淀析出的微合金碳化物、氯化物通过质点钉扎晶界和亚晶界的作用阻止奥氏体再结品,从而获得细小的相变组织。超细晶粒管线钢的获取有赖于控制轧制技术的应用。通过控制热轧条件,目前工业生产的铁素体晶粒尺寸可控制到3~4um,实验室可获得1~2um的铁素体品粒。对于针状铁素体或超低碳贝氏体管线钢,通过控制轧制和控制冷却,可降低钢中铁素体板条束的大小,大大细化了“有效晶粒”的尺寸,提高了管线钢的强韧性指标。

  (2)针状铁素体管线钢 为进一步提高管线年代研究开发了针状铁素体钢,典型成分为CMn-Nb-Mo,一般碳含量小于0.06%。针状铁素体是在冷却过程中,在稍高于上贝氏体温度范围内,通过切变相变形成的具有高密度位错的非等轴铁素体。针状铁素体管线钢通过微合金化和控制轧制与控制冷却,综合利用晶粒细化、微合金元素的析出相与位错亚结构的强化效应,可使钢的屈服强度达到650MPa,一60℃冲击吸收功达到80J

  (3)超低碳贝氏体管线钢为适开发极和近海能源的需要,在针状铁素体钢研究的基础上,国内外于20世纪80年代初开发研究了超低碳贝氏体管线钢。超低碳贝氏体钢在成分设计上选择了C、Mn、Nb、Mo、B、Ti的最佳配合,从而在较宽的冷却范围内都能形成完全的贝氏体组织。在保证优良的低温韧性和焊接性的前提下,通过适当提高合金元素的含量和进一步完善控轧与冷控工艺,超低碳贝氏体钢的屈服强度可达到700~800MPa。因此超低碳贝氏体被誉为21世纪的新型控轧钢

  (4)Ti-O新型管线年代以后,一种Ti-O新型管线钢研究开发。其原理是向钢中加人粒度细小均匀分布的Ti-O 质点(2~3um)。这种弥散分布的TizO,质点不但可以阻止奥氏体长大还可以在钢的冷却过程中作为相变的形核核心,促进大量针状铁素体的形成,可明显改善管线.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(6.10 0.8)、高的均匀伸长率(如8%)和高的形变强化指数(n0.15)。大变形管线钢的

  要组织特征是双相组织。双相大变形管线钢不同于传统的管线钢,也不同于一般意义上的双 大战相钢。它通过低碳、超低碳的多元微合金设计和特定的控制轧制和加速冷却技术,在较大的 及石厚度范围内分别获得B-F和B-M/A等不同类型的双相组织。

  焊接性是管线钢最重要的特性之一。具备优良焊接性的钢可称为易焊钢。现代易焊管线钢可分为焊接无裂纹管线钢和焊接高热输人管线)焊无裂纹管线钢冷裂纹是管线钢焊接过程中可能出现的一种严重缺陷。大量 故质量

  产实践和理论研究表明,钢的淬硬倾向、焊接接头中含氢量和焊接接头的应力状态是管线钢 限制, 焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。就钢的淬硬倾向而言,主要取决于钢的含碳量,其他合 压、高 金元素也有不同程度的影响。综合这两方面的因素,提出了以“碳当量”作为衡量钢的焊接 但一般 裂纹倾向性的依据。为适应焊接无裂纹的要求,现代管线%或更低碳当量, 接和检 甚至保持在0.01%~0.04%的超低碳水平。目前国外管线钢通常要求CEnw小于0.40%或 领域代 CEPcm小于0.20%,用于高寒地区的管线%。 简单, 微合金化和控轧控冷等技术的发展,使得管线钢在碳含量降低的同时保持高的强韧特性。最 料生产 新冶炼技术的发展,已为工业生产超低碳管线钢提供了可能。 直缝管

  (2)焊接高热输人管线钢采用高的焊接热输人可提高焊接的生产效率,但对热影响区 采用直

  产生重要影响。高的焊接热输入一方面促使晶粒长大;另一方面使焊后冷却速度降低,而导

  (HFW致相变温度升高,从而形成软组织,引起焊接热影响区的性能恶化。一般认为由此引起热影 术发展白 响区的韧性损失为20%~30% 面1. 为控制管线钢热影响区在高热输人下的品粒长大,可以通过向钢中加人微合金元素来实高麦现。据资料介绍,Ti是一种在焊接峰值温度下能通过生成稳定的氮化物,控制晶粒长大的阻热并施有效元素。研究表明,即使在高达1400℃的温度下TiN仍表现了很高的稳定性,从而有效其优Ti含量为0.02%~0.03%,并保持Ti/N远低于3.5地抑制在高热输下的奥氏体品界迁移和晶粒相互吞并的长大过程。目前管线钢中推荐的最佳后有热处的顶锻或为避免在焊接高热输人下热影响区中软组织的形成,在20世纪80年代研究开发了 要求制备 工件不易NbTiB线用相力学上的重特性加人微量的B(0.002%~0.005%)明显制组织铁素体等在奥氏体界上形核,使铁素体转变曲线明 形一焊接 高频显右移,同时贝氏体转变曲线变得扁平,即使在焊接高热输人和较大的冷却范围内,也能获得贝氏体组织,使管线钢热影响区强韧特性不低于母材。营5.高抗腐蚀管线钢

  过一系列这些设备和在输送酸性油、气时,管道内部接触HSCO和由于保护涂层化等原因出 2.双现局部损伤,钢管外壁与土壤和地下水中的硝酸根离子(NO)、氢氧根离子(OH) (1)板

  管线的生产,代表了一个国家管线钢生产的最高水平。难以避免的。随着高硫气田的开发,研究高抗腐蚀管线钢的课题日显迫切。高抗HS腐(2)铣和坡口形状

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