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X70管线钢关键生产技术及点蚀机理研究 　　摘要：X70管线钢是一种低合金、高强度钢,它具有强度高,韧性好的特点,是“西气东输”工程所采用的主要钢种之一。本文首先阐述了X70管线钢的技术要求及工艺路线，其次，分析了X70管线钢关键生产技术及控制。同时，就X70管线钢的点蚀机理进行了深入的探讨，具有一定的参考价值。 　　关键词：X70管线钢；；生产技术；点蚀机理 　　基金项目:省部共建“石油天然气装备”教育部重点实验室资助项目(2006STS02) 　　中图分类号：TU990文献标识码： A 文章编号： 　　 　　1.前言 　　X70管线钢是一种低合金、高强度钢,它具有强度高,韧性好的特点,是“西气东输”工程所采用的主要钢种之一。作为埋地管线,X70管线钢的局部腐蚀发生率很高,其破坏作用远远高于全面腐蚀,发生的局部腐蚀破坏主要有点蚀,缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂等形式。 　　 　　2. X70管线钢的技术要求及工艺路线 　　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冶金领域近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、高寒和腐蚀的服役环境、海底管线的厚壁化。因此现代管线钢应当具有高强度、低包申格效应、高韧性和抗脆断、低焊接碳素量和良好焊接性、以及抗HIC和抗H2S腐蚀。优化的生产策略是提高钢的洁净度和组织均匀性，C≤0.09％、S≤0.005％、P≤0.01％、O≤0.002％，并采取微合金化，真空脱气＋CaSi、连铸过程的轻压下，多阶段的热机械轧制以及多功能间歇加速冷却等工艺。目前国内外管线规范中没有X70管线用钢材的韧性指标，仅对X70管材有具体要求： 　　（1）最低使用温度下（－5℃）DWTT≥85％SA； 　　（2）最低使用温度下（－5℃）夏比冲击吸收功≥145J。 　　当前管线钢的技术条件普遍采用美国石油协会标准API，但是国内具体工程或具体用户的订货技术条件往往较API标准严格得多。 　　X70管线钢的生产在150t转炉―3500mm炉卷轧机上进行,其工艺路线为:铁水预处理―150t转炉―LF炉外精炼―VD真空处理―板坯连铸―加热―控轧―控冷―矫直―剪切―入库。 　　 　　3. X70管线钢关键生产技术及控制 　　（1）连铸坯质量控制技术 　　控制铸坯内部偏析和疏松小于0.5级,铸坯无中心裂纹,为管线钢获得良好的性能均匀性和良好的DWTT性能创造了先决条件。 　　（2）控制轧制 　　保证再结晶区控制轧制累计变形率大于50%,道次变形率大于15%,可充分发挥形变奥氏体静态再结晶作用,获得细小的再结晶奥氏体。 　　通过未再结晶区控制轧制,确保未再结晶区累计变形率大于60%,可使细小的再结晶奥氏体发生扁平化,晶界面积增加,同时奥氏体晶内产生大量变形带。 　　（3）控制冷却 　　控制冷却是获得针状铁素体的关键,为此确定控制冷却参数为:冷却速度15~20℃/s,终冷温度400~550℃之间,最终获得细化的针状铁素体。 　　 　　4. X70管线钢的点蚀机理 　　4.1 点蚀的诱发 　　X70管线钢在热轧过程中由于轧辊的作用使钢板表面的氧化铁皮脱落，但在钢板表面仍然会存在氧化皮，而且由内到外依次是FeO、Fe3O4和Fe2O3。当钢板进入层流冷却区后，冷却水中的氯离子会吸附在钢板表面，确切地说是吸附在氧化层的表面。根据钝化吸附理论，点蚀孔是由于腐蚀性阴离子在钝化膜表面上吸附并穿过钝化膜所致，而且金属的氧化膜具有新陈代谢和自我修补的机能，在表 　　面膜破坏后，环境中的氧等氧化剂可使钝化膜修补而再生，尤其当存在Cl-等侵蚀性离子时，由于它的解胶作用使保护膜难以再生，因而发展为孔蚀。Cl-等侵蚀性离子之所以是点蚀发生的关键因素，其原因是氯离子能优先地、有选择地吸附在钝化膜上，把钝化膜中的氧排挤掉(即所谓的竞争吸附)，结果与钝化膜中的阳离子结合成氯化物(Me. Cl-)，该氯化物通过反应（1）能生成一种快速溶解的络合物，然后由反应（2）生成金属离子进入溶液。这样，钝化膜遭到破坏，而新的基体金属露出。 　　 　　 　　（1） 　　 　　 　　 （2） 　　4.2 点蚀的扩展 　　（1）在蚀孔底部 　　在点蚀源形成之后，由于大阴极、小阳极的作用，形成活化-钝化腐蚀电池，在点蚀孔内发生阳极反应，即金属发生溶解： 　　 　　 　　 （3） 　　这会引起金属离子浓度升高并发生水解反应： 　　 　　 　　（4） 　　生成氢离子，使得点蚀小孔内的溶液pH值下降，形成一个强酸性的溶液区，加速了金属的溶解，造成点蚀坑扩大、加深。孔内金属离子不断增强，在蚀孔电池产生的电场作用下，蚀孔外