管线钢成分及标准 .pdfVIP

一、管线钢概述

1、简介

管线要求含碳量较低，而靠提高锰含量，添加铌、钛、钒、钼等微量元素来保证其强

度。对于管线钢，除了要求强度、塑性指标外，对于韧性指标的要求是它的一个突出特点，

包括了钢板的冲击功、冲击转变温度和焊接热影响区与焊接金属的韧性指标。此外，还有

应变时效、可焊性、应力腐蚀等指标要求。

2、管线钢类型

管线钢可分为高寒、高硫地区和海底铺设三类。从油气输送管的发展趋势、管线铺设

条件、主要失效形式和失效原因综合评价看，不仅要求管线钢有良好的力学性能（厚壁、

高强度、高韧性、耐磨性），还应具有大口径、可焊接性、耐严寒低温性、耐腐蚀性（CO）、

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抗海水和HIC（腐蚀环境下由氢诱导所致的裂纹）、SSCC（低温环境下由硫导致的裂纹）性

能等。这些工作环境恶劣的管线，线路长，又不易维护，对质量要求都很严格。

二、技术要求

1、性能要求

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）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。严酷地域、气候条件要求管线钢应具有足够低的韧脆转变温度。

DWTT(落锤撕裂试验)的剪切面积已经成为防止管道脆性破坏的主要控制指标。一般规范要

求在最低运行温度下试样断口剪切面积≥极85%。

（4）优良的抗氢致开裂（HIC）和抗硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）性能。

（5）良好的焊接性能。钢材良好的焊接性对保证管道的整体性和焊接质量至关重要。

管线钢的发展最显著的特征之一就是不断降

低钢中的C含量

，随着C含量的降低，钢的焊接性得到明显的改善。添加微量

钛Ti，可抑制焊接影响区韧性的下降，达到改善焊接性能的目的。

这其中难点和重点是高韧性。随着石油、天然气输送的不断发展，对石油管线钢性能

的要求不断提高，尤其是对韧性要求的提高。这些性能的提高就要求把钢材中杂质元素C、

S、P、O、N、H含量降到很低的水平。高强度、高韧性是通过控冷技术得到金相组织来保证

的，同时应降低钢中碳的含量和尽可能去除钢中的非金属夹杂物，提高钢的纯净度。输送

酸性介质时管线钢要抗氢脆，要求H含量低于0.0002%；对于钢中的夹杂物，最大D小于

100μm，并要求控制氧化物形状，消除条形硫化物夹杂的影响。

2、各种元素在管线钢中的作用与控制

高级管线钢各成分的作用及其控制为满足管线钢高强度、高韧性、良好的焊接性能及

抗HIC、SCC性能的要求，除了采用合理的冶金技术以外，还要严格控制管线钢的成分。

（1）管线钢中碳的作用与控制

碳是增加钢的强度的有效元素，但是它对钢的韧性、塑性和焊接性有负面影响。

降低碳含量可以改善脆性转变温度和焊接性极地管线和海洋管线对低温韧性、断裂抗

力以及延性和成形性的需要，要求更低的含碳量。对于微合金化钢，低的碳含量可以提高

抗HIC的能力和热塑性，按照API标准规定，管线钢中的碳通常为0.025％一0.12％，并

趋向于向低碳方向或超低碳方向发展。在综合考虑管线钢抗HIC性能、野外可焊性和晶界

脆化时，最佳C应控制在0.01％一0.05％之间。

（2）管线钢中锰的作用与控制

为保证管线钢中低的含碳量，通常是以锰代碳，Mn的加入引起固溶强化，用锰来提高

其强度。锰在提高强度的同时，还可以提高钢的韧性。但如果锰含量过高对管线钢的焊接

性能造成不利影响，有可能导致在管线钢铸坯内发生锰的偏析，且随着碳含量的增加，这

种缺陷会更显著。因此，根据板厚和强度，管线钢中锰的加入量一般是

1.1％-2.0％。

（3）管线钢中硫的作用与控制

硫是管线钢中影响抗HIC能力和抗SSC能力的主要元素。随着硫含量的增加，H