高级别管线钢钙处理冶金效果研究

针对管线钢L360QS进行了钙处理实验研究,考查钢液中[Ca]、[S]对夹杂物变性的影响.结果表明,钢中的硫被脱到0.002%～0.003%(质量分数)范围内的较低水平,脱硫率最高达85.0%,与实验预期吻合.随着钢液中[S]增加,夹杂物中CaS+MnS的平均质量分数相应增加,但夹杂物中的CaS含量不一定增加.钙对夹杂物变性作用非常明显,[Ca]相对高的管线钢,其夹杂物绝大多数都变性为球形的含CaS钙铝酸盐复合夹杂,不存在MnS夹杂和MgO.Al2O3夹杂.为使氧化夹杂和硫化夹杂都变性完全,钢液中的硫的质量分数应控制在0.002%左右,钙的质量分数应控制在0.003 5%～0.004 0%,且[Ca]/[S]>1.9.     

管线钢中典型夹杂物的热力学分析

通过热力学计算,分析了X80管线钢钙处理后在生成液态钙铝酸盐夹杂物区间内,钢中钙活度和铝含量的关系,确定了生成液态钙铝酸盐夹杂物钙活度的控制范围;计算了钢液铝硫的关系,以及温度对铝硫关系的影响.实验结果表明钢中硫质量分数为20×10-6时,液态夹杂物中的硫化钙溶解度可以达到0.18%.     

X100管线钢中的异常偏析带分析

针对X100管线钢中出现的的异常偏析带,利用金相显微镜、扫描电镜及其EDS系统等进行了组织观察、线扫描成分分析以及拉伸、冲击断口的观察和夹杂物分析.分析结果表明,该偏析带组织为多边形铁素体,且出现晶粒大小不一的混晶现象,与周围板条状贝氏体基体之间差别较大;偏析带的碳含量偏低,锰、硅及氧含量偏高,在拉伸及冲击断口的厚度中心及一侧的1/4处均有分层现象,在冲击断口1/4处观察到夹杂物带,部分夹杂物呈片状,严重恶化了试验钢的冲击韧性.     

X80管线钢中氮化物和碳化物析出热力学分析

基于规则熔体理论和平衡反应基础,对连铸工序X80管线钢中碳化物、氮化物析出进行热力学分析,研究Ti、Nb及Al的碳化物、氮化物析出规律。结果表明,固液两相区,TiC0.005N0.995和TiN分别在1785K和1784K时开始析出;奥氏体相区,碳化物、氮化物析出先后顺序为NbC0.64N0.36、NbC、NbN、AlN、TiC,相应析出温度为1457、1404、1354、1267、1226K;γ→α相变过程中,TiC发生相间析出,Nb主要以NbC形式析出,AlN析出量较少。     

X100高强度管线钢冲击韧性分析

采用冲击试验方法、扫描电镜方法和微观组织分析法对不同温度下X100管线钢管不同位置的冲击韧性进行分析,结果表明,不同位置沿厚度方向上存在不同程度的合金元素偏析,使得不同位置的冲击韧性有较大差异,在钢管90°位置处试样沿厚度方向中间部位有较严重的合金元素偏析,并存在许多非金属夹杂物和微裂纹.     

钙处理过程夹杂物演变及热力学分析

通过检测分析钙处理前后钢中夹杂物的形貌和成分的变化,探讨钢液钙处理过程中夹杂物演变规律.利用热力学计算,优化钙处理工艺.结果表明,钙处理可以将钢液中不规则固态夹杂物改性为球形液态夹杂物;1873 K下,当[ Al ]为0.030%时,[O]控制在5×10-6~17×10-6,[Ca]控制在0.7×10-6~30×10-6,钢中夹杂物变性效果良好;当[Al]为0.030%时,[ S]控制在6×10-6~19×10-6,既能使钢中Al2 O3夹杂生成液态铝酸钙夹杂物,同时又可以减少CaS生成.     

X80级管线钢的开发研究

根据X80级管线钢技术要求,对湘潭钢铁(集团)有限公司试制X80级管线钢进行成分设计、相变规律和再结晶规律研究,开发出了1 016×22.0 mm X80级热轧钢板.检验结果表明,各项性能指标均满足技术要求.     

X80管线钢的研究与应用

基于长距离高压油气输送管道建设的需要,高强度高韧性管线用钢得到迅速发展。X80管线钢正是在这种背景下被开发出来的。由于其具有优良的强度和低温韧性,良好的焊接性能与抗腐蚀性能,可以有效节约工程建设费用,同时降低管道运行维护成本,因此X80管线钢正在全球范围内得到越来越广泛的应用。论述了X80管线钢的应用情况、化学成分特点、显微组织及强韧性能,介绍了TMCP（热机械控制）工艺在X80管线管生产中的应用。     

EAF-LF/VD-HCC工艺生产管线钢洁净度的分析

针对衡阳钢管集团公司“EAF-LF/VD-HCC”管线钢生产工艺,采用示踪剂示踪、系统取样、综合分析的方法,对LF处理前后、VD处理后、中间包、铸坯和轧管中wT[O],w[N],显微夹杂物和大型夹杂物的变化及分布进行了系统研究。研究结果表明,精炼过程脱氧幅度为28.0×10-6,精炼处理后到轧管过程钢中wT[O]大幅度增加;VD后到中间包过程钢水吸氮最严重,为12.3×10-6。精炼过程去除夹杂的效果比较明显,处理前后显微夹杂物分别为10.85个/mm2和8.93个/mm2,大型夹杂物分别为65.74 mg/10 kg和24.50 mg/10 kg,精炼过程夹杂物改性效果不明显。     

X65管线钢抗H_2S腐蚀的试验研究

研究了不同显微组织管线钢抗H2S腐蚀的行为·结果表明,酒钢生产的X65管线钢,当显微组织是以针状铁素体为主的混合型组织时,管线钢具有优良的抗H2S腐蚀性能·经硫化氢腐蚀试验后,除出现程度不等的氢鼓泡外,试样断面上基本没有产生裂纹·氢鼓泡是由于钢中夹杂物处吸收由腐蚀而产生的氢所引起的·当钢表面上因腐蚀而释放出原子态氢后,由于硫化氢的催化作用,促进原子氢向钢中扩散,并在夹杂物与基体的界面上聚集形成分子氢·随着过程的进行,产生很高的压力,从而形成鼓泡·     

X80管线钢的高温氧化行为

利用热重法对X80管线钢高温氧化行为进行系统研究,分析不同温度下氧化增重和氧化铁皮形貌演变规律及合金元素在氧化层与钢基体界面处的分布规律.实验结果表明:700~1200℃范围内,X80钢氧化增重曲线呈现抛物线规律.此外,氧化铁皮厚度随温度升高而增加,特别是当温度高于800℃时,由于金属基体存在相变,氧化铁皮厚度急剧增加.高温条件下X80钢氧化铁皮为典型三层结构,外层为极薄的Fe₂O₃,中间层为Fe₃O₄,内层为粗大柱状晶FeO,并在靠近钢基体处形成一层晶粒细小的内氧化层,内氧化层阻碍了铁氧离子的相互扩散,提高了X80管线钢的高温耐蚀性.     

X80管线钢的组织与性能研究

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜等对X80级别管线钢的组织与性能进行了研究.实验结果表明,通过控轧控冷工艺轧制的16 mm厚的X80管线钢的屈服强度达到670 MPa以上时,其屈强比低于0.85,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配.细化的针状铁素体有效地改善了实验钢的强度及韧性.X80管线钢中存在两种典型的析出物,一种以Nb,Ti(CN)为主,尺寸较大(50~200 nm);另一种以NbC为主,尺寸细小(小于30 nm).这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用.     

超快冷对X80管线钢屈强比的影响

对超快冷条件下X80管线钢屈强比的影响因素进行了系统研究;结合光学电镜、扫描电镜和透射电镜对冲击断口和组织的观察,得出了超快冷条件下低屈强比X80管线钢强韧性匹配的最优工艺.结果表明:随着超快冷终止温度的降低,实验钢强度和屈强比均呈升高趋势;超快冷终止温度为655℃时,实验钢组织由针状铁素体、贝氏体和M/A岛组成,强韧性匹配良好;在"超快冷+空冷+层流冷却"的冷却模式下,随着空冷时间的延长,实验钢的屈强比逐渐降低;超快冷的应用在提高实验钢强度的同时有利于实现X80管线钢的低屈强比,为高级别的抗大变形管线钢的开发奠定了基础.     

Microstructure and Mechanical Properties of X80 HTP Pipeline Steel Produced by Steckel Mill

The demand for energy becomes a bottleneck in development of China. Economically delivering natural gas and oil through pipeline is an urgent problem to be solved. In the present work, X80 pipeline steel with high toughness and thickness 21.0 mm was produced through HTP （ High Temperature Processing） by Steckel mill rolling. And the microstructure and mechanical properties of the X80 pipeline steel, which produced by different processing parameters such as reheating temperature of slabs, resume temperature, finishing temperature, accelerated cooling exit temperature and cooling rate, were analyzed. The results show that finishing temperature of 800 - 820℃ and cooling rate above 20℃/s are necessary to obtain fine and uniform acicular ferrite with high solute niobium in XS0 pipeline steel.     

V-N微合金化X80抗大变形管线钢的组织与力学性能

通过热模拟试验机研究了V-N微合金钢过冷奥氏体动态连续冷却相变行为,设计了V-N微合金化X80抗大变形管线钢的轧制与冷却工艺参数并分析了组织和力学性能的关系.结果表明,动态CCT曲线出现高温转变区和中温转变区分离的现象,转变温度范围分别是637~728℃和441~601℃,当冷速为10~20℃/s时,形成针状铁素体为主的组织.V-N微合金化管线钢组织以多边形铁素体和针状铁素体为主,屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率和-20℃夏比冲击功分别为603MPa,724MPa,11.1%和214J,满足API Spec 5L对X80管线钢的力学性能要求,同时具有好的强塑性匹配.     

Research and Trial Production of X80 Pipeline Steel with High Toughness Using Acicular Ferrite

Keywords:pipelinesteel;X80;acicularferrite;coil1Introduction Itisaneconomicalwaytotransportoilandgasthrough longdistancebyusingpipelinewithhighpressureandlarge diameter.Inthiscase,isusuallyrequiredthehigh grade,highperformancepipelinesteeltoguaranteeasafeand reliableserviceatsuchhighpressure,aswellastoreduce thecostofconstructionandoperationforapipelineproject.NowX70pipelinesteelhasbecomethemostusedsteelgrade inlongdistancepipelineprojectsovertheworld.SomeX80pipelinetrialprojectshavebeencons…     

MY准则解析X80钢油气输送管道爆破压力

用平均屈服(MY)准则,对受内压作用无缺陷输油管线进行塑性极限分析,求得爆破压力公式的解析解.此解计算了某厂轧制的X80钢的爆破压力,将其和Tresca,Mises和TSS屈服准则得到的爆破压力进行了比较.结果表明爆破压力是由屈强比(ReL/Rm)决定的硬化指数n,管线原始几何尺寸厚径比t0/D0以及抗拉强度的函数;爆破压力随管线钢应变硬化指数的增大而减小,随管道厚径比及抗拉强度的增大而增大.Tresca屈服准则提供爆破应力下限,TSS屈服准则提供爆破压力上限,MY准则预测的爆破压力恰居二者中间,最明显的特点是该解具有与Mises准则几乎相同精度的求解结果.