22mm厚X80管线钢试制1

郑中 刘宏亮,2 黄健 姜育男 刘志璞 文小明 赵迪

(1.本钢集团有限公司,辽宁本溪 117000；2.东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110004)

22mm厚X80管线钢试制1

郑中1刘宏亮1,2黄健1姜育男1刘志璞1文小明1赵迪1

(1.本钢集团有限公司,辽宁本溪 117000；2.东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110004)

企业依托其2300mm热轧机组设备优势，研制开发了第三代22mm厚规格X80管线钢。研发初期低温韧性(-15℃)DWTT偏低成为制约批量生产的瓶颈。分析发现，组织不均是引起DWTT性能不合格的主要因素，经过对成分和轧制工艺等技术参数的调整，成功解决了韧性偏低的问题，并顺利通过客户的入场检验，进行焊管试制。

管线钢 厚规格 DWTT X80

随着我国经济持续稳定的增长，我国对能源的需求也与日俱增，过去十年，中国天然气消费增长两倍，未来十年仍将保持同样的增长速度。随着管道运输的发展，管线钢向两个方向发展，一方面要求管线钢强度级别增加；而另一方面，则要求管线钢厚度不断增加。

本企业借助其2300mm热轧机组设备试制22mm厚规格X80管线钢板卷，产品的强度指标超过标准要求，但韧性不稳定，本研究重点对此进行分析。

1 X80管线钢的成分及工艺

对于厚规格X80管线钢而言，既要考虑进精轧前奥氏体晶粒尺寸的细化，又同时需要考虑采用较快冷却速率保障心部组织[1-3]。因此，本研究一方面，添加较高的Nb和Cr进行控制轧制，细化奥氏体晶粒尺寸，另一方面添加Mo等合金，发挥对相变的影响作用。具体试制钢板的成分如表1所示。

图1 管线钢金相组织

图2 系列冲击功检验结果

图3 DWTT断口形貌

表1 试制钢板的化学成分，质量分数%

表2 22mm厚规格X80标准要求

生产的工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→板坯连铸机→蓄热式加热炉→2300mm热连轧机组→控轧控冷→卷取包装。

2 试验结果与分析

2.1 试验钢组织

轧制后管线钢组织以准多边形铁素体、粒状贝氏体以及少量贝氏体铁素体为主，如图2所示。该类型组织具有良好的强韧性，是X80钢级管线钢的典型金相组织。

2.2 拉伸试验及分析

试验的钢板表面质量良好，随机抽取一卷头部、中部、尾部通卷取样分析，拉伸试样取样方向与轧制方向呈30°，结果表明，拉伸性能完全满足标准要求，并与标准要求相比有很大的富余量，通卷拉伸性能稳定，屈服强度正585～615MPa之间，抗拉强度在685～710MPa之间，标准如表2所示。

2.3 试制钢板的冲击韧性

为检验试制钢板不同位置冲击性能的均匀性，同样在钢板头部、中部、尾部的宽度1/4位置取夏比冲击试样，如表2所示。测试结果表明，冲击韧性也相对稳定280~370J，-20℃的冲击功与标准要求相比有很大富余量。

制管后对管体取样分析其韧脆转变温度，分别在管体横向和纵向取样，进行不同温度测试，结果如图2所示，分析认为韧脆转变温度为-20℃。

2.4 落锤性能测试结果

前期生产过程中出现DWTT不稳定问题，部分试样DWTT低至40，如图3(a)所示，后期采用增加冷却速率同时降低卷曲温度的方式进行生产，所得试样DWTT获得改善，满足性能要求，如图3(b)所示。

3 结语

以准多边形铁素体、粒状贝氏体以及少量贝氏体铁素体为主的组织，止裂性能理想，是改善厚规格X80管线钢DWTT性能的主要原因。卷曲温度降低和冷却速率增加有利于获得上述混合组织，对DWTT性能影响明显，是生产厚规格X80管线钢的关键技术因素。尽管研发的厚规格X80满足性能要求，但韧脆转变温度相对较高，还需进一步进行深入研究。

[1]C.J. Liu, H.L. Liu and M.F. Jiang, Effect of Rare Earth Elements on Transformation Behavior and Microstructure Characteristics in X80 Pipeline steels[J],Rare metal Materials and Engineering.2011,40(S3)：51-55.

[2]刘宏亮,刘承军,王云盛 等.稀土管线钢轧制工艺的模型研究[J].稀土,2011,32(3)：1-7.

[3]刘宏亮,刘承军,姜茂发.稀土对X80管线钢中铌元素赋存形式的影响[J].稀土,2011.32(5)：6-11.

刘宏亮(1982-)，辽宁省铁岭市，博士后,研究方向：微合金理论与轧钢工艺研究。