国内管线钢生产技术现状分析 .pdfVIP

3月5日

国内管线钢生产技术现状分析

我国管道建设正处于大力发展阶段，因此管线钢的发展也非常迅速。20世纪50~70年代管线钢主要采用

A3钢和16Mn钢；70年代后期和80年代采用从日本进口的TS52K钢（相当于X52级钢）；90年代，

管线钢主要采用的X52、X60、X65级热轧板卷主要由宝钢和武钢生产供应。“八五”期间成功研制和开发

了X52~X70级高韧性管线钢，并逐步得到广泛应用。西气东输工程采用了X70级管线钢。目前针对X80

高钢级管材的研究和应用，石油部门与冶金部门联合开展了10余顶国家基础研究与攻关、应用基础研究

和技术开发项目；其中包括国家“973”项目“高强度管线钢的重大工艺基础研究”，中油集团技术开发项目

“X80管线钢管的开发与应用”、“X80管线钢的焊接及高韧性焊材选择”等等。本文针对目前国内管线钢生

产技术要求及其标准应用现状进行了系统研究。

1、管线钢的组织分类及其特性

随着合金设计、冶炼水平和轧制工艺的发展，具有不同特性、适用于多种条件的管线钢已经生产，它应

用了微合金钢发展的一切成果。铁素体-珠光体组织为第一代微合金管线钢，强度级别X42-X70；针状铁

素体管线钢为第二代微合金管线钢，强度级别范围可覆盖X60-X90。其中管线钢的组织结构是决定其使用

性能和安全服股的内部根据。目前，按照组织形态归类，管线钢具有以下3种典型的类型：

（1）铁素体-珠光体钢和少珠光体钢

60年代后期在国外发展起来的第一代管线系列钢（X52-X70强度级），称为铁素体+珠光体管线钢。

它以高纯净（S≤0.010%，N≤60ppm，N+O+P+S≤150ppm）和细晶粒（10~15μm）的铁素体+

（5%~15%）珠光体为基体，综合使用微量碳（C0.05%~0.10%），微量的铌，钒，钛

（Nb+V+Ti≤0.12%）。国产的X52-X65级管线钢为控轧C-Mn-Nb-Ti或C-Mn-Nb-Ti-V系列铁素体

-珠光体型微合金钢。少珠光体管线钢的典型化学成分有Mn-Nb，Mn-V，Mn-Vb-V等。一般含碳量小于

0.1%，铌、钒、钛的总含量小于0.10%，代表钢钟是60年代末的X56、X60和X65。这类钢突破了

传统铁素体-珠光体钢热轧正火的生产工艺，进入了微合金化钢控轧的生产阶段。具有铁素体-珠光体和少

珠光体的管线钢，通过采用微合金化和控制轧制等强化手段，在保证高韧性和良好焊接性的条件下，可将

20mm的宽厚板提高到500~550MPa的极限水平。

（2）针状铁素体和超低碳贝氏体钢

典型成分为C-Mn-Nb-Mo，一般碳含量小于0.06%。为了把碳当量保持在较低水平上，强度在X70

级以上的制管带钢必须采用贝氏体铁素体组织，钼合金化是获得这种组织最成功的技术。依靠成分调整，

降碳、提锰和添加钼以及轧后采取较高的冷却强度，易形成这种贝氏体类型的铁素体组织，是X65-X80

级高强度韧性管线钢的主要成分规范。针状铁素体钢通过微合金化和控制轧制，综合利用晶粒细化、微合

金化元素的析出相与位错亚结构的强化效应，可使钢的屈服强度达到650MPa以上，-60℃的冲击韧性达

80J。

针状铁素体管线钢是西气东输工程选用的管线钢种。这种钢从合金设计、冶炼工艺、轧制工艺到管材显

微组织状态都与第一代的管线钢不同。该钢特征是进一步提高纯净度（C≤0.05%，S≤0.005%，

P≤0.010%，N≤30ppm，P+S++N≤100ppm），使用钙处理硫化物，在连铸过程中采用电磁搅拌和

动态软压下措施。在钢的基体中加入微量钼（0.2%~0.4%）以促使针状铁素体的形成，并用适量铜、镍、

铬强化基体；在高温动态再结晶临界温度上下温度区间进行控制轧制，通过在线强制加速冷却，进一步细

化晶粒度（平均3~8μm），使其铁素体基体的均匀化程度提高，位错密度增加。这种钢具有比铁素体-

珠光体型管线钢更好的焊接性能（Pcm≤0.20），其对脆性断裂，硫化氢或二氧化碳引起的阳极腐蚀（点

蚀）