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分享:低屈强比薄规格管线钢X70 M/A岛的工艺控制

为了经济地将石油和天然气从遥远的港口或油气田输送到使用地区,虽然提高输送管道的壁厚可以提高输送能力,但也会大幅提高输送管道制作的成本,采用强度较高的薄规格低屈强比管线钢X70输送管道既经济适用又能提高输送效率,同时低屈强比管线钢更能适应管线恶劣的外部环境,因而加速了薄规格低屈强比管线钢X70的研制开发。

管线钢微观结构针状铁素体中析出的M/A岛的含量、形状、尺寸及分布等不仅影响对钢材力学性能及DWTT值有着重要影响,同时影响管线钢的屈强比,适当提高针状铁素体中M/A岛的体积分数可以提高钢材的强度。当其体积分数一定时,M/A岛尺寸越大,钢材强度越低。M/A岛的体积分数和大小一定时,有尖角的M/A岛则易产生应力集中而诱发裂纹,降低材料的强度和DWTT值。细小弥散分布的M/A岛状组织能阻碍位错运动和疲劳裂纹扩展,不易因应力集中而诱发裂纹,并使其长度小于裂纹失稳扩展的临界尺寸,可提高钢材的强度和DWTT值,同时显著降低屈强比[1-3]

基于上述理论,均匀细小的M/A岛在不损害薄规格X70韧性指标的同时,显著提高抗拉强度,降低屈强比。热轧机组的变形量及冷却速度是影响M/A岛关键性工艺。本溪钢铁集团公司(简称本钢)根据2300 mm热轧机组自身的特点确定了合理的变形量和冷却速度,把厚度9.75 mm的薄规格管线钢M/A岛的数量、形状、尺寸和分布控制在合理的范围内,可以显著降低薄规格管线钢X70的屈强比(屈强比≤0.89)。

1. 材料成分及工艺路径

1.1 合金化路线

厚度9.75 mm的薄规格管线钢X70成分设计中不再采用传统X70(w(C)<0.060%)管线钢低碳设计,采用碳(w(C)<0.010%)、中锰含量、低硫(w(S)<0.0050%)、Nb-V-Ti合金化和钼微合金化路线,其设计成分和实际成分如表1所示。


1.2 工艺路径

生产厚度规格为9.75 mm的低屈强比(≤0.89)薄规格管线钢X70的主要工艺路径:

铁水预处理→转炉冶炼→精炼(RH、LF、Ca处理)→连铸→板坯加热炉→荒轧机组→精轧机组→层流冷却系统→卷取机组。

2. 生产工艺对M/A岛的影响及分析

2.1 变形量对M/A岛的影响及分析

在2300 mm热轧机组生产试验中,2架粗轧机组和7架精轧机组变形量分配设计3种工艺,变形量分配、性能指标及组织中M/A岛情况见表2。由试验结果可以看出,合理的粗轧机组、精轧机组道次及变形量分配,晶粒度尺寸不易过细过粗、组织均匀;适当增加粗轧压下量同时适当减小精轧机组压下量分配,有利于析出和均匀化M/ A岛组织。

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