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管线钢是指用于输送石油、天然气等管道所用的一类具有特殊要求的钢种,根据厚度和后续形成等方面的不同,可由热连轧机组、炉卷轧机或中厚板轧机生产,经螺旋焊接或UOE直缝焊接形成大口径钢管。
中文名:管线钢
外文名:pipelinesteel
用途:制造石油、自然气集输和长输管等
解释:输送石油天然气等大口径焊接钢管
分类:铁素体珠光体型、针状铁素体型
技术要求:高强度、高冲击韧性等
简介
管道运输与铁路运输、公路运输、水路运输和航空运输并列为现代五大交通运输方式。从最初的工业管道至今,油、气管道建设经历了近两个世纪的发展。我国管线钢的生产和应用起步较晚,年前还没有真正的管线钢生产。然而,近年来,我国管线钢的研制、开发和应用得到了快速发展,通过西部管道、西气东输管道和西气东输二线管道等重大管道工程的推动,又先后完成了X60、X70和X80管线钢的生产和应用,并获得了X和x的研究成果。
管线钢的组织类型
管线钢的组织结构是决定其使用性能和安全服役的根据,目前,根据显微组织可将管线钢分为以下4类:
1、铁索体-珠光体管线钢
铁素体一珠光体管线钢是20世纪60年代以前开发的管线钢所具有的基本组织形态,X52以及低于这种强度级别的管线钢均属于铁素体一珠光体,其基本成分是碳和锰,通常碳含量(质量分数,下同)为0.10%-0.20%,锰含量为1.30%~1.70%,一般采用热轧或正火热处理工艺生产。当要求较高强度时可取碳含量上限,或在系的基础上添加微量钒和钒。通常认为,铁素体一珠光体管线钢具有晶粒尺寸约为7um的多边形铁素体和体积分数约30%的珠光体。常见的铁素体一珠光体管线钢有5LB、X42、X52、X60、X70。
2、针状铁素体管线钢
针状铁素体管线钢的研究始于20世纪60年代末,并于70年代初投入工业生产。当时,在锰一昵系基础E发展起来的低碳一系微合金管线钢通过钥的加入,降低相变温度以抑制多边形铁素体的形成,促进针状铁素体转变,并提高碳、氨化钒的沉淀强化效果,因而在提高钢强度的同时,降低了韧脆转变温度。这种银合金化技术已有近40年的生产实践。近年来,另一种获取针状铁素体的高温工艺技术正在兴起,它通过应用高银合金化技术可在较高的轧制温度条件下获取针状铁素体。常见的针状铁素体管线钢有X70、X80。
3、贝氏体一马氏体管线钢
随着高压、大流量天然气管线钢的发展和对降低管线建没成本的追求,针状铁素体组织已不能满足要求。20世纪后期,一种超高强度管线钢应运而生。其典型钢种为X和和X。年日本SMII公司首先报道了,X的研究成果。经历了,多年的研究和开发,X钢管于年首次投入工程试验段的敷设。美国ExxonIMobi1公司于年着手X管线钢的研究,并于年与日本SMI公司和NSC公司合作,共同推进X的研究进程,年X钢首次投人]程试验段的敷设。
贝氏体一马氏体管线钢在成分设计上,选择了碳铜镍银昵确的最佳配合。这种合金设计思想充分利用了硼在相变动力学上的重要特征。加入微量的硼(
B=0.%~0.%),可明显抑制铁素体在奥氏体晶界上形核,使铁素体曲线明显右移。同时使贝氏体转变曲线变得扁平,即使在超低碳(C=0.%%)情况下,通过在TMCP中降低终冷温度(C)和提高冷却速度(20C/s),也能获得下贝氏体一板条马氏体组织。常见的贝氏体马氏体(B-M管线钢有X、X。4、回火索氏体管线钢
随着社会的发展,需要管线钢具有更高的强韧性如果控轧控冷技术满足不了这种要求,可以采刚产火+回火的热处理工艺,通过形成回火索氏体组织来满足厚壁、高强度、足够韧性的综合要求。在管线钢中,这种同火索氏体也称为同火马氏体,是超高强度管线钢X的一种组织形态
管线钢一般技术要求
现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢,是高技术含量和高附加值的产品,管线钢生产几乎应用了治金领域近20多年来的一切工艺技术新成就。目前管线工程的发展趋势是大管径、高压富气输送高冷和腐蚀的服役环境、海底管线的厚壁化,因此目前对管线钢的性能要求主要有以下几方面
(1)高强度。管线钢的强度指标主要有抗拉强度和屈服强度。在要求高强度的同时,对管线钢的屈强比(屈服强度与抗拉强度之比)也提出了要求,一般要求在0.85~0.93的范围内。
(2)高冲击韧性。管线钢要求材料应具有足够高的冲击韧性(起裂、止裂韧性)。对于母材,当材料的韧性值满足止裂要求时,其韧性一般也能满足防止起裂的要求。
(3)低的韧脆转变温度。严酷的地域、气候条件要求管线钢应具有足够低的韧脆转变温度。D州的剪切。
管线钢发展的动态和趋势
早期管道离中心城市较近,地理环境和社会依托条件都较优越。如今,新发现的油、气田大都在边远地区和地理、气候条件恶劣的地带,如向西欧市场供气的阿尔及利亚气田,可向远东市场供气的西伯利亚气田,可向美国市场供气的北阿拉斯加气田和我国东部、西北部油气田等。随着边远油气田、极地油气田、海上油气田和酸性油气田等恶分环境油气田的开发,油气管道工程面临着高压输送和低温、大位移、深海、酸性介质等恶分环境的挑战为保证管道建设和运行的积极性和安全性,管线钢的基本要求和发展趋势是高强度、高韧性、大变形性、厚壁化、高腐蚀性和好的焊接性。