高强管线钢的实验室温度时效方法研究

王世新，常智伟

（1.河北石油职业技术学院，河北廊坊 065000；2.河北东方学院，河北廊坊 065000）

高强管线钢的实验室温度时效方法研究

王世新1，常智伟2

（1.河北石油职业技术学院，河北廊坊 065000；2.河北东方学院，河北廊坊 065000）

实验室温度时效是研究温度对管线钢性能影响的重要手段，加热介质的温度到达试验所需的温度后，很难准确测量试样芯部的温度何时能到达试验所需的温度。因此拟采用伴热带加热的方式对管圈进行温度时效处理，再加工成所需的试样进行钢材的性能检测，比较接近现场涂敷的加热工艺。

高强管线钢；伴热带；实验室温度时效；性能

管道运输是输送原油、天然气最经济有效的运输方式。随着石油、天然气运输的发展，油气管线输送压力的不断提高，对管线钢性能的要求也越来越高。管线钢是指用于输送石油、天然气等的大口经焊接钢管用热轧卷板或宽厚板。管线钢在使用过程中，除要求具有较高的耐压强度外，还要求具有较高的低温韧性和优良的焊接性能。随着管径和压力的提高，为了保证管道壁厚在合理的范围内，需要提高管材的强度，高强钢的研究和应用已成为了目前及下阶段管道建设的关键技术和重点研究对象。

实验室温度时效是研究温度对管线钢性能影响的重要手段，通常采用的方法普遍是将加工好的试样在油浴炉、盐浴炉或其它加热设备中进行一定温度下的保温处理。油浴炉使用的加热介质为导热油，当加热温度在200℃以上时，会有大量的挥发性组分溢出，不利于环保及实验人员健康。本课题中拟尝试用该类伴热带对管线钢管段进行温度时效处理。因钢管的外径为1 016mm，所以选择的加热带长度为3.5m左右，宽度约180mm。本次实验选用的钢管为日本新日铁提供的X100 D1 016mm×12.3mm，因受钢管数量的限制，在试验前将该钢管切成0.5m长的管段4段，一段不加热，其余三段钢管在三个不同温度下加热并保温5min后，室温冷却，然后用冷切割方式切割并加工横纵向圆棒拉伸试样在30t的电子拉伸试验机上做拉伸试验。

1 钢管管段加热处理

将加热带缠绕到管段上，尽量拉紧加热带端部的系紧带子并固定在支架上，使得加热带与钢管外壁贴合良好，保证钢管受热均匀。在带子的边缘做好标记，以保证拉伸试样的工作区落在加热带覆盖区域。通过加热带的温度控制器设定温度后，启动保温按钮后，加热带开始对管段进行加热，温度控制器显示窗口到达设定温度后，加热停止，进入保温状态，5分钟后，断电停止加热，将加热带拆除，一个管段的加热完毕，管段吊到一边自然冷去，然后同样的方法再进行另一个管段在另一温度的加热处理。

此次试验所用管段的加热温度为三个温度点，温度控制器表盘设定温度分别是160℃、175℃和185℃。钢管内外表面的实测温度高于设定温度30℃左右，另外钢管表面的温度还与加热带的贴合程度有关，贴合的好，钢管表面温度偏高，反之，贴合的不好，钢管表面的温度偏低。因受钢管数量的限制，此次试验仅进行了三个温度点的试验。钢管表面采用测温纸及测温笔进行测温。测温纸记录的是钢管表面达到的最高温度，温差为5~6℃。测温笔的笔记化了就说明温度已达到这个温度点，各测温笔的温度间隔一般是5℃。测温纸贴在加热带中间位置的管壁表面，同时在其管壁附近用测温笔做笔记记号。

试验发现：加热带与钢管的贴合紧密程度会影响其对钢管的加热，因此试验时要尽可能地拉紧加热带，使其与钢管表面紧密贴合。钢管内外表面温度实测结果与温度控制器显示温度相差在20~40℃，测温纸与测温笔的测温结果基本吻合，使用测温笔做记号的方式更实用及方便。

2 试样切割

试样切割前，先制定好取样方案，并在管段待取样区域画出试样取样位置及数量，画出大块试样冷切割边缘线。大块毛坯试样采用气割加水冷的切割方式，保证取样区域钢管表面温度不高于50℃。

3 试样拉伸试验结果

将加工好的圆棒拉伸试样共78件进行检验，检验用设备为30t全自动拉伸试验机，工作段直径6.4mm横向圆棒试样与工作段直径8.9mm纵向圆棒试样标距均为50mm。分析拉伸试验结果可知：

当钢管的加热温度不超过210℃时，钢管的纵向屈服强度、抗拉强度，伸长率、屈强比等等指标满足API 5L（45版）对X100钢管的技术要求，拉伸应力应变曲线为拱顶型光滑曲线。说明钢管加热温度不超过210℃时，温度对X100钢管纵向拉伸性能的影响比较小。

当钢管的加热温度不超过210℃时，除屈强比外，钢管横向圆棒试样的屈服强度、抗拉强度，伸长率等指标均满足API 5L（45版）对X100钢管的技术要求。

试验用的X100钢管，加热后的横向圆棒试样拉伸应力应变曲线有屈服平台。

采用加热带加热钢管有以下局限性：

1）需使用管段进行加热试验，比较费原料；

2）加热带与钢管的贴合程度影响加热效果；

3）在加热5min的条件下，加热带中间温度低于两侧温度，加热不太均匀，随着加热时间的延长，加热区域的温度会最终达到均匀状态。

采用加热带对钢管进行加热可以作为一种钢管温度时效处理的方法，但因采用加热带对管线钢管进行加热有以上的局限性，所以该加热方法不太适用于短时间的温度时效处理（比如模仿3PE防腐加热的5min时效处理）进行钢管时效处理的方法，可应用于管线钢管的较长时间下的温度加热时效处理试验，如1h的温度时效处理。

Study on Laboratory Temperature Aging Method for High-Strength Pipeline Steel

Wang Shi-xin，Chang Zhi-wei

Laboratory temperature aging is an important means to study the effect of temperature on the performance of pipeline steel.After the temperature of the heating medium reaches the temperature required for the test，it is necessary to accurately measure the temperature of the sample core when the temperature required to reach the test is Hard to do.In this paper，the heat treatment of the pipe is to be carried out by the heating method，and then processed into the required sample for the performance testing of the steel，which is close to the heating process.

high-strength pipeline steel；with tropical；laboratory temperature aging；performance

TG335

A

1003–6490（2017）03–0086–01

2017–03–05

王世新（1984—），女，河北廊坊人，实验师，主要研究方向为机械类相关专业的教学及实验。