管線(xiàn)鋼生產(chǎn)完整版本

管線(xiàn)鋼的工藝要求、

性能指標(biāo)和生產(chǎn)技術(shù)內(nèi)容管線(xiàn)鋼的發(fā)展管線(xiàn)鋼的性能要求管線(xiàn)鋼的標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)管線(xiàn)鋼的成分管線(xiàn)鋼的冶煉管線(xiàn)鋼的軋制西氣東輸管線(xiàn)鋼的要求薄板坯生產(chǎn)管線(xiàn)鋼1.管線(xiàn)鋼的發(fā)展世界第一條原油輸送管道是1865年建在美國(guó)賓西法尼亞州從油田到火車(chē)站的口徑2英寸長(zhǎng)9754米的管道；到目前為止，世界石油和天然氣管道總長(zhǎng)200萬(wàn)公里以上，最大的口徑1420mm，壁厚25mm。世界著名的輸油、輸氣管道有美國(guó)的阿拉斯加輸油、輸氣管道、俄羅斯的友誼輸油管、沙特阿拉伯的東－西輸油管、美國(guó)西－東輸油管、北海油田的海底管線(xiàn)等。本世紀(jì)60年代以前，采用X42、X46、X52、X56，1960年以后提高到X60，60年代后期采用X65，1973年開(kāi)始使用X70，現(xiàn)在主要使用X70，并且開(kāi)發(fā)出X80和X100等級(jí)別的管線(xiàn)鋼。1.管線(xiàn)鋼的發(fā)展現(xiàn)代管線(xiàn)的發(fā)展是高壓輸送，對(duì)強(qiáng)度、韌性要求高；1870年0.25MPa1950-19606.2MPa1970-198010MPa199814MPa富氣輸送，在源頭不進(jìn)行分餾處理，將重?zé)N氣留在天然氣中輸送，到用戶(hù)地時(shí)在分餾，對(duì)韌性要求高；我國(guó)西氣東輸工程為10MPa1.管線(xiàn)鋼的發(fā)展管道名稱(chēng)位置運(yùn)行壓力（MPa）輸送介質(zhì)Zeepipe挪威－比利時(shí)15.70天然氣SlabeIsland加拿大15.30天然氣SourisValley美國(guó)－加拿大15.00CO2FLAGS蘇格蘭14.01天然氣Ruhrgas德國(guó)10.34天然氣Iroqnois加拿大－美國(guó)9.92天然氣Alliance加拿大－美國(guó)12.00天然氣1.管線(xiàn)鋼的發(fā)展1.管線(xiàn)鋼的發(fā)展管線(xiàn)鋼一般成分為C－Mn鋼，顯微組織為鐵素體－珠光體，晶粒尺寸為6－8μm?，F(xiàn)代的管線(xiàn)鋼含多種微量元素，并且在軋制上，采用TMCP技術(shù)；珠光體－鐵素體類(lèi)型，珠光體≤15％，C：0.06-0.09%，Nb+Ti+V≤0.12%，控制軋制，軋后時(shí)效硬化，鋼級(jí)為X52-X65；針狀鐵素體/貝氏體類(lèi)型，超純、超低碳鋼，C：0.02-0.05%，S≤0.003-0.005%，Mn-Mo-V鋼或Mn-Mo-Nb鋼，控制軋制后強(qiáng)制冷卻，X52-X80；多相鋼，X100-X120.1.管線(xiàn)鋼的發(fā)展2.管線(xiàn)鋼的性能要求

現(xiàn)代管線(xiàn)鋼的六種失效機(jī)制脆性斷裂問(wèn)題，沖擊韌性≥35J，DWTT；硫化氫或二氧化碳引起的陽(yáng)極腐蝕問(wèn)題；硫化氫引起的應(yīng)力腐蝕斷裂（SSC）；氫誘發(fā)裂紋（HIC）；塑性失穩(wěn)斷裂，沖擊韌性≥107J，止裂；由于外包裝質(zhì)量引起的腐蝕問(wèn)題。2.管線(xiàn)鋼的性能要求強(qiáng)度韌性塑性焊接性能抗腐蝕性能止裂性能2.管線(xiàn)鋼的性能要求

強(qiáng)度：包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)比標(biāo)準(zhǔn)（API－5LX）屈服強(qiáng)度N/mm2抗拉強(qiáng)度N/mm2X42290415X46320435X52360455X5638490X60415520X65445530X70480565X80550620X85590655

2.管線(xiàn)鋼的性能要求

屈強(qiáng)比要求屈強(qiáng)比越低，鋼管從開(kāi)始塑性變形到最后斷裂的變形容量越大，因而也越安全，國(guó)際上大部分石油公司對(duì)屈強(qiáng)比的要求小于等于0.9;對(duì)于高強(qiáng)度鋼管（特別是高強(qiáng)度低合金控制管線(xiàn)鋼生產(chǎn)的鋼管）屈強(qiáng)比較高，有時(shí)X70會(huì)超過(guò)0.93；屈強(qiáng)比高也有有利的一面，鋼管爆破壓力與屈強(qiáng)比成正比。2.管線(xiàn)鋼的性能要求

屈強(qiáng)比要求標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范名稱(chēng)對(duì)屈強(qiáng)比的規(guī)定APISpec5LX80擴(kuò)徑管：YR≤0.93，其他無(wú)要求ISO3183-2X42-x52：YR≤0.85，X60-X80，R≤0.9ISO3183-3X42-x52：YR≤0.90，X60-X80，YR≤0.92GB9711.1無(wú)要求CAN3-Z245.1-86無(wú)要求TransCanadaP-40YR無(wú)要求，但要求均勻延伸率大于10％SnampragettiSpc/TB-F-700高于X65的擴(kuò)徑管YR≤0.90，其余≤0.85SHELLGROUPL-3-2/3YR≤0.90PEMEXTSA-001YR≤0.85DNV海上鋼管安全規(guī)范對(duì)擴(kuò)徑管YR≤0.90，一般要求YR≤0.85ARCO4957－ALC－SS－L－1001YR≤0.90俄75－86對(duì)X65，YR≤0.902.管線(xiàn)鋼的性能要求韌性要求的作用：（1）避免通常的斷裂發(fā)生（2）防止脆性斷裂（3）限制延性斷裂指標(biāo)要求：落錘撕裂試驗(yàn)（DWTT）；夏比沖擊值（CVN－FTP、NDT、50％FATT、80％FATT）；積分試驗(yàn)等2.管線(xiàn)鋼的性能要求

塑性與焊接性能管線(xiàn)鋼的塑性用冷彎性能指標(biāo)評(píng)價(jià)，冷彎試驗(yàn)要求：R＝t180o外表面及內(nèi)側(cè)無(wú)裂紋；管線(xiàn)鋼的焊接性能用碳當(dāng)量Ce和裂紋敏感性系數(shù)Pcm評(píng)定，Pcm=C+(Mn+Cr+Cu)/20+V/10+Mo/15+Si/30+Ni/60+5BCe=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/152.管線(xiàn)鋼的性能要求

影響性能的因素強(qiáng)度：細(xì)化晶粒是唯一能增加強(qiáng)度并同時(shí)改善夏比沖擊韌性的強(qiáng)化機(jī)制，因此，在標(biāo)準(zhǔn)中有韌性要求時(shí)，細(xì)化晶粒是管線(xiàn)鋼最基本的要求。韌性：細(xì)化晶粒在提高強(qiáng)度的同時(shí)也改善了韌性，盡管細(xì)化晶?？梢愿纳祈g性，并可獲得所要求的落錘撕裂試驗(yàn)結(jié)果，但是若C、S含量高，脫氧不充分。鋼的實(shí)際夏比沖擊功很低。2.管線(xiàn)鋼的性能要求

影響性能的因素氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（HIC）：脫硫可以阻止HIC開(kāi)裂，但是只采用該工藝并不能完全解決這一問(wèn)題，1972年，阿拉伯Ummshaif含酸性原油管線(xiàn)破裂，該管線(xiàn)采用的是低碳微合金鋼，S小于0.005%，由于控軋工藝不良，終軋溫度為659－680℃處于γ＋α兩相區(qū)，形成了較嚴(yán)重的帶狀組織；為提高管線(xiàn)鋼抗HIC性能，現(xiàn)代管線(xiàn)鋼要求（1）提高鋼的純凈度、采用精料、高效鐵水預(yù)處理、復(fù)合爐外精煉。達(dá)到S≤0.001%，P≤0.010％,[O]≤20ppm，[H]≤1.3ppm；如NKK規(guī)定，高鋼級(jí)抗HIC鋼的S、P、N、H、O及Pb、As、Sn、Bi、10個(gè)元素之和應(yīng)小于80ppm；（2）提高成分和組織均勻性，在降低S含量的同時(shí)，進(jìn)行Ca處理、電磁攪拌、鑄坯輕壓下、多階段控軋、強(qiáng)制加速冷卻，限制帶狀組織形成；（3）細(xì)化晶粒，主要通過(guò)合金化和控軋控冷工藝達(dá)到；（4）盡量降低C含量（通常C≤0.06%），控制Mn含量，添加Cu。2.管線(xiàn)鋼的性能要求

影響性能的因素止裂：一般要求管子的DWTT試驗(yàn)得到的斷口剪切百分比（SA％）達(dá)到50或80（不同氣候條件規(guī)定不同），可以得到止裂效果；對(duì)于韌性材料，則要求管材的上平臺(tái)能Cv達(dá)到某一數(shù)值時(shí)可得到止裂。應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC）：SCC擴(kuò)展速度隨溫度的提高而加快，與冶金加工方法關(guān)系不大，采用噴丸處理可以大大改善SCC抗力，涂層也是有效的辦法。焊接性能：降C最明顯。2.管線(xiàn)鋼的性能要求

高壓輸氣管線(xiàn)的延性斷裂與止裂

高壓輸送天然氣管線(xiàn)與輸油管線(xiàn)的最大區(qū)別在脆性斷裂和延性斷裂的擴(kuò)展特點(diǎn)。原油的減壓速度為2,000m/s左右，管線(xiàn)一旦發(fā)生斷裂，內(nèi)壓立即降低，斷裂就停止了。而輸氣管線(xiàn)對(duì)天然氣的壓縮比大，天然氣的減壓速度慢為400m/s左右，在管壁發(fā)展以500～1000m/s快速傳播的脆性斷裂時(shí)，輸氣管道的斷裂就容易長(zhǎng)距離傳播。例如1960年美國(guó)一條輸氣管線(xiàn)發(fā)展過(guò)13公里的脆性斷裂。1970年代初期由于提高了輸送壓力，在美國(guó)輸氣管道也連續(xù)發(fā)生了數(shù)百次以60～350m/s慢速發(fā)展的延性斷裂事故，最長(zhǎng)也達(dá)到了250～390米距離。一直到1974年BATTELLE的W.A.MAXEY發(fā)表了針對(duì)輸氣管線(xiàn)的止裂模型，才掌握了它的規(guī)律，穩(wěn)定了下來(lái)。因?yàn)楦邏狠斔吞烊粴夤芫€(xiàn)一旦發(fā)生事故，往往就是不堪設(shè)想的重大事故。所以，要建設(shè)一條輸氣管線(xiàn)，必需考慮對(duì)管道工程的斷裂控制問(wèn)題。2.管線(xiàn)鋼的性能要求

加拿大ALLIANCE管線(xiàn)對(duì)管道起裂韌性要求值的計(jì)算管徑914mm×14.4mm,X70，運(yùn)行壓力12Mpa

容許的貫穿缺陷最大長(zhǎng)度147mm,要求最低韌性≥49J1974年BattelleW.A.Maxey發(fā)表對(duì)延性止裂模型示意圖

富氣管道止裂韌性,X70，徑1216mm,壁18mm,10.36Mpa控制延性斷裂的要點(diǎn)是從MAXEY模型出發(fā)分別推導(dǎo)材料的延性斷裂阻力JR曲線(xiàn)和氣體的Decompression曲線(xiàn)從它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系判斷輸氣管線(xiàn)所需的止裂韌性，再通過(guò)全尺寸爆破實(shí)驗(yàn)進(jìn)行校正，從而確定高壓輸氣管線(xiàn)所需的延性止裂韌性。日本HLP于1978～1983年針對(duì)鐵素體-珠光體X70管線(xiàn)鋼連續(xù)作過(guò)7次全尺寸爆破實(shí)驗(yàn)（5次壓縮空氣，兩次天然氣）。1980年代所進(jìn)行的輸氣管線(xiàn)全尺寸爆破止裂實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著輸送壓力增高，管徑加大，X70高強(qiáng)度管線(xiàn)鋼的應(yīng)用，管道所需要的止裂韌性達(dá)到對(duì)當(dāng)時(shí)鋼鐵工業(yè)條件是相當(dāng)高的數(shù)值，從而提出，在保證管線(xiàn)鋼夏比沖擊韌性一定水平先提下采用止裂環(huán)的作法。到1990年代，超高韌性針狀鐵素體管線(xiàn)鋼進(jìn)入輸氣管線(xiàn)工程領(lǐng)域使輸氣管道有可能依靠自身的高韌性對(duì)延性斷裂止裂。1999年加拿大Alliance管線(xiàn)對(duì)X70針狀鐵素體的外徑916mm,管壁14mm,壓力12Mpa，全尺寸富氣爆破實(shí)驗(yàn)得出止裂韌性為223～237J.

1999年加拿大Alliance管線(xiàn)對(duì)X70針狀鐵素體管道（外徑1016mm,管壁11.4mm,壓力8.2Mpa）全尺寸富氣爆破實(shí)驗(yàn)得出止裂韌性為215J.根據(jù)日本HLP經(jīng)驗(yàn)關(guān)系(鐵素體-珠光體管線(xiàn)鋼試驗(yàn)結(jié)果)對(duì)西氣東輸X70管線(xiàn)鋼管道（外徑1016mm,管壁14.7mm,壓力10Mpa)的止裂韌性推算值為120J。根據(jù)BMI的TCM經(jīng)驗(yàn)關(guān)系(針狀鐵素體管線(xiàn)鋼試驗(yàn)結(jié)果)對(duì)西氣東輸X70管線(xiàn)鋼管道的止裂韌性推算值為90J～110J.針狀鐵素體管線(xiàn)鋼所需的止裂韌性值略低于前一種管線(xiàn)鋼

3.管線(xiàn)鋼的標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)

韌性要求與試驗(yàn)CVN3.管線(xiàn)鋼的標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)

韌性要求與試驗(yàn)CVN鋼級(jí)X52X56X60X65X70三個(gè)試樣的最小平均沖擊功(J)3639424549單個(gè)試樣最小沖擊功(J)27303234373.管線(xiàn)鋼的標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)

韌性要求與試驗(yàn)DWTT3.管線(xiàn)鋼的標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)

韌性要求與試驗(yàn)DWTT3.管線(xiàn)鋼的標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)

韌性要求與試驗(yàn)DWTT3.管線(xiàn)鋼的標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)

韌性要求與試驗(yàn)DWTT3.管線(xiàn)鋼的標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)

韌性要求與試驗(yàn)DWTT3.管線(xiàn)鋼的標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)

韌性要求與試驗(yàn)DWTT3.管線(xiàn)鋼的標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)

韌性要求與試驗(yàn)DWTT4.管線(xiàn)鋼的成分Nb－細(xì)化晶粒、析出強(qiáng)化，標(biāo)準(zhǔn)中Nb的下限為0.005%，實(shí)際上在鋼中都在0.03～0.05%之間，為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的下限值的6.0～10.0倍；V－作用同Nb，與Nb復(fù)合加入更有利；沉淀強(qiáng)化，提高強(qiáng)度；國(guó)外實(shí)物中V控制在0.05-0.10%之間。為API標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定下限含量的2.5～5.0倍；Ti－可以提高鋼的晶粒粗化溫度，促進(jìn)晶粒細(xì)化，提高強(qiáng)度和韌性。固溶與析出強(qiáng)化，與S親合力強(qiáng)改變S化物形態(tài)；特別是對(duì)提高焊接熱影響區(qū)的韌性有獨(dú)特的貢獻(xiàn)；C－通常較低，（一般在0.20%以下，最低僅0.03%）Ce≤0.4%，甚至更低，Pcm≤0.20%，以提高韌性，改善焊接性；Mn－是管線(xiàn)鋼中的主要元素，有固溶強(qiáng)化，補(bǔ)償降碳造成的強(qiáng)度損失的作用，可以推遲鐵素體和珠光體的相轉(zhuǎn)變，并降低貝氏體轉(zhuǎn)變溫度，有利形成細(xì)晶粒組織。分析國(guó)外實(shí)物可以看出，錳在中上限；但是，錳含量過(guò)高，在制管時(shí)對(duì)焊接不利，會(huì)引起MnS夾雜和偏析，造成帶狀組織；S－通常S≤0.005%，最低可達(dá)0.001%,相當(dāng)于API標(biāo)準(zhǔn)上限的十～二十分之一。Mo－有利針狀組織的發(fā)展，因而能在極低的碳含量下得到很高的強(qiáng)度管線(xiàn)鋼中加入鈣、鋯或稀土金屬，可以改變硫化物和氧化物的成分，使硫化物、氧化物的塑性降低，塑性變形時(shí)保持球狀，以降低各向異性,稀土與硫的比例控制在2.0左右比較合適；控制非金屬夾雜物的體積百分?jǐn)?shù)、形狀及分布：管線(xiàn)鋼板的力學(xué)性能，特別是斷裂時(shí)總延伸和沖擊功都受非金屬夾雜物的體積百分?jǐn)?shù)、形狀及分布的影響。造成了冷彎時(shí)出現(xiàn)開(kāi)裂，焊接時(shí)出現(xiàn)層狀撕裂，以及厚度方向上出現(xiàn)延性降低。鋼中的非金屬夾雜物主要是硫化物和氧化物。由于氧化物的體積百分?jǐn)?shù)是比硫化物的小得多，所以硫化物是主要問(wèn)題。4.管線(xiàn)鋼的成分碳是低碳鋼傳統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素,但它對(duì)鋼的焊接性能、力學(xué)性能及抗ＨＩＣ性能影響很大。鋼的強(qiáng)度隨碳含量的增加而提高,而沖擊韌性則明顯下降,因此為滿(mǎn)足高強(qiáng)度與高韌性的良好匹配,最根本的途徑是降低碳含量,并通過(guò)其它手段提高強(qiáng)度。對(duì)于抗ＨＩＣ性能要求嚴(yán)格的輸氣管線(xiàn),當(dāng)Ｃ>.05%時(shí),Ｍｎ>1.10%的管線(xiàn)鋼不具有抗HＩＣ的腐蝕能力,其裂紋長(zhǎng)度率(ＣＬＲ)和裂紋敏感率(ＣＴＲ)均隨錳含量提高而增大。當(dāng)Ｃ<.05%時(shí),錳含量的變化則不影響鋼的ＨＩＣ性能。將碳降低到一定的程度有利于碳偏析的改善。但是,Ｃ>0.02%時(shí),晶界的結(jié)合強(qiáng)度極低,這不僅降低了母材的韌性,同時(shí)使熱影響區(qū)的晶界呈完全脆化狀態(tài)。目前管線(xiàn)鋼的碳含量一般為Ｃ=0.025%～0.12%,并趨向于向低碳或超低碳方向發(fā)展。4.管線(xiàn)鋼的成分錳在鋼中主要起固溶強(qiáng)化作用,根據(jù)ＡＰＩ標(biāo)準(zhǔn),管線(xiàn)鋼通常選擇Ｍｎ≯1.5%以彌補(bǔ)碳含量降低造成的強(qiáng)度損失。并且,近年來(lái)的研究表明,Ｍｎ<2.0%時(shí)鋼的強(qiáng)度隨錳含量的增加而提高,而沖擊韌性下降的趨勢(shì)甚小,且不影響其脆性轉(zhuǎn)變溫度,這為開(kāi)發(fā)高韌性管線(xiàn)鋼創(chuàng)造了極為有利的條件。但是,錳含量過(guò)高會(huì)造成鋼板帶狀組織嚴(yán)重,韌性降低及各向異性等問(wèn)題。4.管線(xiàn)鋼的成分鈮、釩、鈦是作為提高低碳錳鋼強(qiáng)度的微合金化元素而加入到鋼中,它們?cè)阡撝械淖饔檬歉鞑幌嗤?但都是通過(guò)晶粒細(xì)化和沉淀硬化(包括應(yīng)變誘導(dǎo)析出)來(lái)影響鋼的性能。鈮能產(chǎn)生非常顯著的晶粒細(xì)化及中等程度的沉淀強(qiáng)化作用,并可改善低溫韌性。因此,鈮是管線(xiàn)鋼中唯一不可缺少的微合金元素。由于碳和氮含量的增加都使奧氏體中的鈮含量下降,因此,為有效發(fā)揮鈮對(duì)抑制奧氏體再結(jié)晶的作用,應(yīng)盡可能采用低的碳和氮含量。鈦可產(chǎn)生強(qiáng)烈的沉淀強(qiáng)化及中等程度的晶粒細(xì)化作用。鈦的化學(xué)活性很強(qiáng),易與鋼中的Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ形成化合物,為了降低鋼中固溶氮含量,通常采用微鈦處理使鋼中的氮被鈦固定,間接提高了鈮的強(qiáng)化作用,同時(shí),ＴｉＮ可有效阻止奧氏體晶粒在加熱過(guò)程中的長(zhǎng)大,起直接強(qiáng)化作用。另外,鈦還可作為鋼中硫化物變性元素使用,以改善鋼板的縱橫性能差。釩的溶解度較低,與鈮相比對(duì)奧氏體晶粒及阻止再結(jié)晶的作用很弱,主要是通過(guò)鐵素體中Ｃ、Ｎ化合物的析出對(duì)強(qiáng)化起作用,此外,Ｖ能產(chǎn)生中等程度的沉淀強(qiáng)化作用。4.管線(xiàn)鋼的成分硫是管線(xiàn)鋼中最為有害的元素之一,它嚴(yán)重惡化管線(xiàn)鋼的抗ＨＩＣ和ＳＣＣ性能。研究表明:隨著鋼中硫含量的增加,裂紋敏感率顯著增加;只有當(dāng)Ｓ<0.0012%時(shí),ＨＩＣ明顯降低,甚至可以忽略。同時(shí),硫還影響管線(xiàn)鋼的沖擊韌性,硫含量升高沖擊韌性值急劇下降。另外,硫還導(dǎo)致管線(xiàn)鋼各向異性,在橫向和厚度方向上韌性惡化。因此,硫含量是管線(xiàn)鋼要求最為苛刻的指標(biāo),某些管線(xiàn)鋼要求Ｓ小于50×10-6、20×10-6甚至10×10-6。管線(xiàn)鋼對(duì)硫的控制要綜合考慮鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉等各個(gè)環(huán)節(jié)上的諸多因素,尤其是采用合適的爐外精煉手段如噴粉、渣洗及鈣處理等技術(shù)。如新日鐵大分廠采用ＲＨＩｎｊｅｃｔｉｏｎ法噴吹ＣａＯＣａＦ2粉劑4～5ｋｇ/ｔ后,鋼中硫Ｓ穩(wěn)定在0.0005%左右。4.管線(xiàn)鋼的成分磷在管線(xiàn)鋼中是一種易偏析元素,尤其是當(dāng)Ｐ>0.015%時(shí),磷的偏析急劇增加,并促使偏析帶硬度增加,使ＨＩＣ性能下降,同時(shí),磷還惡化焊接性能,顯著降低鋼的低溫沖擊韌性,提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度,使鋼管發(fā)生冷脆。對(duì)于高質(zhì)量的管線(xiàn)鋼應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中的磷含量。氫是導(dǎo)致白點(diǎn)和發(fā)裂的主要原因,管線(xiàn)鋼中的氫含量越高,ＨＩＣ產(chǎn)生的幾率越大,腐蝕率越高,平均裂紋長(zhǎng)度增加越顯著。采用ＲＨ、ＤＨ或吹氬均可降低鋼中的氫含量,新日鐵名古屋廠采用ＲＨ處理后鋼中Ｈ=1.5×10-6。鋼中Ｏ值代表鋼中氧化物夾雜的數(shù)量,鋼中氧化物夾雜是產(chǎn)生ＨＩＣ和ＳＣＣ的根源之一,并危害鋼的各種性能,為減少氧化物夾雜的數(shù)量,一般把鑄坯中Ｏ值控制在(10～20)×10-6。4.管線(xiàn)鋼的成分輸送管試驗(yàn)和生產(chǎn)用鋼的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分公司品種厚度毫米化學(xué)萬(wàn)分％CMnSiNbVMoNiCr澳大利亞鋼鐵公司X6510..20.171.300.250.045----------------法國(guó)東部和北部聯(lián)合公司X65160.121.450.300.045----0.22--------加拿大省際管子和鋼公司X7011..90.0451.890.100.0----0.25--------美國(guó)鋼公司研究所X6512.0.071.400.250.035----0.30--------日本川崎公司X70250.060.070.051.701.801.800.250.250.250.040.0550.060.03----------------0.100.30------------0.20----日本鋼管公司X70190.081.500.300.0350.10------------德國(guó)赫施－埃斯勒公司X6515.10.131.620.260.0390.053------------日本鋼公司X70X70X70Q和Ｔ1920150.100.080.101.401.751.300.250.110.300.0450.0470.030.10------------0.25----0.300.200.45

日本住友金屬工業(yè)公司Ｘ65190.09

1.390.330.0180.08--------

----意大利冶金公司X60/65X60/70X701515300.140.130.061.501.501.650.300.300.350.040.0350.05----0.0------------0.35--------0.35------------蘇聯(lián)研究所X65常化401.301.300.23----0.13------------①最大厚度；②加入0.025％N.4.管線(xiàn)鋼的成分冶煉技術(shù)TMCP技術(shù)機(jī)理特性成分C,Si,Mn,Cu,Cr,Ni,Mo,BNb,V,Ti提高焊接性加速冷卻控制軋制強(qiáng)度韌性吸收能量塑性低C減少雜質(zhì)NOSPHHIC(SCC)內(nèi)部組織健全提高淬透性抑制晶粒長(zhǎng)大相變后晶粒細(xì)化增加形核位置低溫加工C化物析出析出Nb,V,Ti,B的氮化物夾雜物夾雜物偏析組織硬化發(fā)裂形態(tài)控制Ca5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制嚴(yán)格的化學(xué)成分控制，C,B,Mn,Nb,Ti,等的化學(xué)成分范圍非常窄；對(duì)H,N,S,P以及Pb,Sn,Sb,AsBi等有害氣體和微量元素要嚴(yán)格控制，國(guó)外先進(jìn)水平可以達(dá)到S≤0.0005%，P≤0.005％，[O]≤10ppm，[H]≤1.0ppm;

國(guó)內(nèi)寶鋼五大有害元素總量可控制在70ppm為提高韌性和耐腐蝕性，進(jìn)行Ca處理，對(duì)硫化物形態(tài)進(jìn)行控制；爐外精煉，成分微調(diào)；真空脫氣。5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制為了保證管線(xiàn)鋼的低硫含量,在煉鋼前要求鐵水預(yù)處理,這是一個(gè)既方便又經(jīng)濟(jì)可獲得低硫鐵水的方法。通常要用噴射、攪拌等鐵水脫硫方法,把碳化鈣、鎂或石灰等脫硫劑噴入魚(yú)雷罐或鐵水罐中,把鐵水硫Ｓ從300×10-6降低到50×10-6以下。5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制轉(zhuǎn)爐冶煉除脫硫外還有脫磷任務(wù),多次造渣是耗時(shí)、不經(jīng)濟(jì)的方法,而頂?shù)讖?fù)合吹煉不僅可以達(dá)到降磷、硫,降低氧化性氣氛,而且還可減少?lài)姙R,強(qiáng)化冶煉。5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制管線(xiàn)鋼常采用的爐外精煉的方法有ＲＨ真空脫氣、ＬＦ精煉、鋼包噴粉、喂硅鈣及稀土線(xiàn)等。尤其是ＲＨ及鈣處理已成為高級(jí)別管線(xiàn)鋼生產(chǎn)不可缺少的工藝措施。5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制目前連鑄已取代模注而成為管線(xiàn)鋼生產(chǎn)的主流。在管線(xiàn)鋼連鑄生產(chǎn)中,如何防止大顆粒夾雜物、成分偏析、表面和內(nèi)部裂紋是提高材質(zhì)的主要課題。防止鋼水從鋼包到中間包及中間包到結(jié)晶器的二次氧化非常重要,一般采用氬氣保護(hù)。此外,連鑄坯在1300℃以上時(shí),應(yīng)避免快速?lài)娝鋮s,以免產(chǎn)生表面裂紋。同時(shí),連鑄采用電磁攪拌、輕壓下技術(shù)以及防止液相穴內(nèi)富集溶質(zhì)母液的流動(dòng)等技術(shù)對(duì)降低合金元素偏析有很大作用。5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制鐵水預(yù)處理→頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→ＬＦ、ＣＡＳ→澆鑄采用此工藝流程的鋼廠大多未裝備昂貴的ＲＨ真空處理裝置,為生產(chǎn)管線(xiàn)鋼而采用ＬＦ、ＣＡＳＯＢ或鋼包噴粉等精煉手段。如澳大利亞鋼鐵公司采用吹氬和鋼包噴粉生產(chǎn)電阻焊管線(xiàn)鋼、鞍鋼采用了ＡＮＳＯＢ,邯鋼采取ＬＦ精煉爐等。以此工藝冶煉的管線(xiàn)鋼由于未經(jīng)ＲＨ真空處理,氫和氮含量相對(duì)較高,通常用于生產(chǎn)輸油用低級(jí)別管線(xiàn)。澳大利亞鋼鐵公司管線(xiàn)鋼的生產(chǎn)路線(xiàn)為:鐵水預(yù)處理→270ｔ頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→鋼包噴粉→保護(hù)澆鑄生產(chǎn)要點(diǎn)如下。(1)在魚(yú)雷罐中進(jìn)行鐵水脫硫,噴吹鎂石灰,使硫含量降到90×10-6;(2)鐵水入轉(zhuǎn)爐前扒渣,使用低硫廢鋼;(3)轉(zhuǎn)爐采用頂?shù)讖?fù)合吹煉,并過(guò)裝5～10ｔ,實(shí)行留鋼、渣操作;(4)出鋼時(shí)向鋼包加入高堿度合成渣;(5)鋼包噴吹前氬攪拌,ＣａＳｉ加入量以Ｃａ/Ａｌ達(dá)0.2為標(biāo)準(zhǔn),平均加鈣量為0.5ｋｇ/ｔ。5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制鐵水預(yù)處理→頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→ＲＨ多功能精煉→澆鑄。此工藝幾乎是管線(xiàn)鋼的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程,即二次冶金采用ＲＨ真空脫氣,并通過(guò)噴粉或通過(guò)合金溜槽加入脫硫劑(如寶鋼)深脫硫及鈣處理技術(shù)進(jìn)行夾雜物變性處理等多功能精煉手段來(lái)滿(mǎn)足高級(jí)別輸油氣管線(xiàn)的質(zhì)量要求,此流程為國(guó)內(nèi)外許多廠家所采用,如新日鐵的名古屋、大分廠,加拿大鋼鐵公司、寶鋼、本鋼等,現(xiàn)以伊里湖廠為例,簡(jiǎn)介如下。加拿大鋼鐵公司伊里湖廠生產(chǎn)抗ＨＩＣ的Ｘ52ＥＲＷ管線(xiàn)鋼工藝為:鐵水預(yù)處理→230ｔ轉(zhuǎn)爐→ＲＨＰＢ→喂線(xiàn)站→保護(hù)澆鑄→控制軋制生產(chǎn)要點(diǎn)如下。5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制工藝要點(diǎn)：(1)魚(yú)雷罐噴吹脫硫劑脫硫,脫硫劑成分為ＣａＣ2=64%、Ｃ=20%、12%煤、ＭｇＯ=6%,把0.025%的平均出鐵硫含量脫到0.002%(質(zhì)量分?jǐn)?shù));(2)轉(zhuǎn)爐冶煉采用廠內(nèi)低硫廢鋼,出鋼前將80%石灰、15%螢石、5%鋁的混合料加入鋼包進(jìn)行初步脫硫;(3)ＲＨ處理時(shí),在下部噴嘴噴吹石灰-螢石-氧化鎂-二氧化硅混合料或通過(guò)合金加料系統(tǒng)加入石灰-螢石-氧化鎂脫硫團(tuán)料實(shí)現(xiàn)二次脫硫,另外,在ＲＨ裝置上還進(jìn)行化學(xué)加熱(Ａｌ－ＯＢ)和添加微調(diào)合金;(4)ＲＨ處理后,在吹氬攪拌站噴射ＣａＳｉ線(xiàn),進(jìn)行夾雜物形態(tài)控制。5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制鐵水預(yù)處理→頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→ＲＨ和ＬＦ雙聯(lián)→澆鑄。此工藝多為雖有ＲＨ真空處理,但不具備ＲＨ深脫硫技術(shù)的鋼廠所采用,這里ＲＨ起脫氣凈化鋼液的作用,而深脫硫和鈣處理及ＲＨ處理造成的溫度損失由ＬＦ精煉爐來(lái)分擔(dān),此工藝多用于生產(chǎn)抗ＨＩＣ性能的高級(jí)別輸氣用管線(xiàn)鋼。采用此工藝的有新日鐵名古屋廠、中國(guó)的寶鋼、武鋼和攀鋼等?，F(xiàn)以寶鋼高韌性Ｘ70鋼生產(chǎn)工藝為例簡(jiǎn)介如下。寶鋼高韌性Ｘ70鋼生產(chǎn)工藝為:鐵水三脫→300ｔ頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→ＬＦ處理→ＲＨ及鈣處理→板坯連鑄→板坯再加熱→控軋控冷→卷取。針對(duì)脫磷、脫硫熱力學(xué)條件相互矛盾而管線(xiàn)鋼以要求[Ｓ]、[Ｐ]同時(shí)低的特點(diǎn),寶鋼采用轉(zhuǎn)爐重點(diǎn)脫磷,ＲＨ和ＬＦ重點(diǎn)脫硫的試驗(yàn)方案。5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制工藝要點(diǎn)(1)轉(zhuǎn)爐冶煉低磷鋼①早期加入大量石灰,以達(dá)到石灰飽和;②加入硅石或硅鐵,加大渣量;③增加渣中ＦｅＯ含量;④低溫出鋼。(2)ＲＨ真空處理①?gòu)模遥日婵樟锊巯蛘婵帐壹尤胗墒遗c螢石組成的脫硫劑;②頂渣改質(zhì),使Ｒ≥3,ｗ(ＴＦｅ)3%;③在脫硫的同時(shí)加入鋁,脫硫后ｗ([Ｓ])20×10-6。(3)ＬＦ合成渣脫硫①采用ＣａＯＡｌ2Ｏ3系高堿度合成渣脫硫;②鋼包渣深脫氧,渣中ｗ(ＦｅＯ+ＭｎＯ)≤2%;③提高底吹氬流量,加強(qiáng)攪拌,以強(qiáng)化渣鋼界面脫硫反應(yīng)。脫硫后鋼中ｗ([Ｓ])10×-6,ηｓ=87%。5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制廢鋼→超高功率電弧爐→ＬＦ/ＶＤ→澆鑄此工藝為電爐廠標(biāo)準(zhǔn)工藝流程。我國(guó)的舞鋼就采用此工藝生產(chǎn)Ｘ56管線(xiàn)鋼,另外,由于廢鋼中有害殘余元素如Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｓ等在電爐冶煉中無(wú)法去除而殘留鋼中,從而對(duì)鋼質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。因此,電爐冶煉高級(jí)別管線(xiàn)鋼對(duì)廢鋼質(zhì)量的要求非常嚴(yán)格,這也限制了這種工藝在高級(jí)別管線(xiàn)鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用。舞鋼的管線(xiàn)鋼生產(chǎn)流程為:90ｔ超高功率電爐→偏心無(wú)渣底出鋼→ＬＦ/ＶＤ爐外精煉→1900ｍｍ板坯連鑄(保護(hù)澆注)→鋼坯加熱→軋制→切取。5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制5.管線(xiàn)鋼的冶煉控制6.管線(xiàn)鋼的軋制技術(shù)常規(guī)軋制（Conventionalrolling－CR）技術(shù)溫度控制軋制（Temperature-controlledrolling－TCR）技術(shù)熱機(jī)械軋制或熱機(jī)械加工技術(shù)（Thermomechanicalrolling－TMR或Thermomechanicalcontrolledprocess－TMCP）6.管線(xiàn)鋼的軋制技術(shù)溫度℃1200110010009008007