文档介绍：国内管线钢的生产现状
一、管线钢的市场景象
管道输送是长距离输送石油、天然气最经济、合理的运输方式。目前,全世界石油、天然气管线总长已超过230×104km,并以每年4~5×104km的速度增长。我国自1958年第一条长距离输油管道建成以来,经过几十年的努力,到1996年建成投运的输送原油、天然气、成品油管线总长达21408km。随着20世纪90年代西部石油、天然气勘探开发的巨大发展,库尔勒→鄯善、靖边→北京输气管道以及宝鸡→彭州输油管道等多条管道建设,从1997~2000年建设的输油管线长为1273km,中哈、中俄输油管线,中俄输气管线等多条跨国管道建设,油气输送管道有10000~20000km的建设任务,因此,21世纪初我国管道建设将出现一个新的高潮,这对我国的冶金行业和制管行业的发展提供了机遇和挑战。
当今石油、天然气行业的发展迅速,随着石油、天然气开采量的增加,对管线钢的需求量也日益增多,对钢材质量要求更为严格,这将是钢铁行业的一个新的挑战。通过对我国石油管线钢的市场分析,由此可见管线钢的市场前景可观,有很大的发展空间。
二、管线钢的性能要求

为了提高输送效率,对大型油、气田的输送和管线设计而言,倾向于提高工作压力和输送管径,因此,对管线钢的强度要求越来越高。
目前,管线钢的强度已由最初的σs≥289MPa(X42),提高到σs≥482MPa(X70)、σs≥ 551MPa(X80),而X100也在开发之中。管线钢的强度包括拉伸强度(σb)和屈服强度(σs)。强度随材料成分的不同变化很大,而处理状态不同,强度变化也很大。一般来说,钢的屈服强度增加其塑性、冲击功等将减少,因此,促使人们通过固溶强化、晶粒细化等强化手段来使管线钢达到要求的性能。

韧性是管线钢的重要性能之一,它包括冲击韧性、断裂韧性等。由于韧性的提高受到强度的制约,因此管线钢生产常常采用晶粒细化这种唯一既可提高强度又能提高韧性的强韧化手段,另外,夹杂物对管线钢的韧性具有严重的危害性,因此,降低钢中有害元素含量并进行夹杂物变性处理是提高韧性的有效手段。

钢的焊接性是指材料对焊接加工的适应性,即在一定的焊接条件下获得优质焊接接头的难易程度。它包括结合性能(即在焊接加工时金属形成完整的焊接接头的能力)和使用性能(即已焊接成的焊接接头在使用条件下安全运行的能力)。改善高强度钢焊接性的措施是多方面的,首先,钢的化学成分对高强度钢的焊接性有直接的重大影响,提高焊接性能的有效措施是降低C、P、S含量和选择适当的合金元素。其次,适当控制Ti、Al等的氮化物和Ti的氧化物对降低淬硬性和防止冷裂纹及提高韧性也有好处,加Ca、Re等对防止冷裂纹和层状撕裂及提高韧性也有效果。
(HIC)和应力腐蚀断裂(SCC)
在输送富含H2S气体的管线内易发生电化学反应而从阴极析出氢原子,氢原子在H2S的催化下进入钢中导致管线钢出现两种类型的开裂,即氢致裂纹(HIC)硫化物应力腐蚀开裂(SCC).
因素
防止措施
氢侵入
添加Cu,Ni,Cr,W防止氢侵入并稳定腐蚀产物
W(Cu)=%-% PH=5
W(Cr)=%-% PH=
W(Ni)=%左右 PH=
氢致裂纹产生
降低钢中[S]、[O],减少夹杂物数量和大小
W[s]<(10-30)×10-6,W[O] <(30-40)×10-6,
W(Ca)=(15-35)×10-6,添加Ca、Re、Ti,夹杂物形态,防止偏析
氢致裂纹扩展
采用较低的C、P含量,电磁搅拌,轻压下,低的焊接区硬度,减少局部硬化岛状马氏体带状组织
氢致裂纹的防止措施如表1-1所示:
三、管线钢的化学成分
成分/%
C
Si
Mn
P
S
Nb+V+Ti
N
X52
≤
≤
-
≤
≤
≤
≤
X60
≤
≤
≤
≤
≤
≤
≤
X65
≤
≤
≤
≤
≤
≤
≤
四、管线钢的生产工艺要点
1. 冶炼
X65/X70级管线钢生产中,首先要进行铁水预处理。铁水预处理是获得低硫管线钢的经济的冶金方法,主要是脱硫操作。转炉冶炼时,顶底复吹少渣冶炼,脱碳升温,使钢中夹杂充分上浮,以Si-Fe、Mn-Fe、Ca-Si添加的顺序调整成分和最终脱氧。目前在LD转炉中将顶吹和底部搅拌结合起来可以获得低碳和低磷管线钢。%—%,磷含量降至70×10-6。
2.