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临界区加速冷却法获取大变形管线钢组织-性能研究

0引言

天然气管道发展的一个重要趋势是采用大口径高压输送及选用高钢级管材。采用

高压输送和高钢级管材，可大幅度节约管道成本。20世纪50~60年代最高压力为

6.3MPa，70~80年代为10MPa,90年代已达14MPa。目前输气管道的设计和运行压力已

达15MPa到20MPa，有些管道甚至考虑采用更高的压力。随着管道输送压力的不断

提高，管线钢管也迅速向高钢级发展。60年代一般采用X52钢级，70年代普遍采用

[1]

X60~X65钢级，近年来以X70为主，X80也是一种性能优良的管线钢品种，X80管线

钢在1985年由德国Mannesmann钢管公司研制成功，并铺设了3.2km的试验管道，

1992~1993年又用这种定名为GRS550的X80钢材在德国鲁尔区铺设了管径为1220mm，

壁厚为18.3mm和19.4mm，长度为250km的鲁尔天然气输送管道，输送压力为10MPa,，

[2]

这一管道至今运行情况正常。目前从世界范围来看，其应用技术虽已基本成熟，但

全世界X80管线钢管的应用仅2000公里左右，我国完成X70管线钢管的大规模工程

应用和冀宁联络线7.7公里的X80的试验段工程应用的时间也不长，高钢级管线钢应

用技术尚未完全成熟，要想成功地进行X80管线钢管的大规模工程应用，有许多技术

难题需要研究解决。今年来我国油气管道特别是天然气管道建设进入了一个新的高峰

期。管道材质和管型选用关系到管道的经济与安全。西气东输管道选用高钢级（X70）、

大口径（1016mm）、高压（10MPa）输送，在保证管道安全的同时，显著提高了管道建

设的经济效益，也提升了我国管道建设的整体水平。中国石油科技发展部近年来组织

有关单位开展了多项X80管线钢管的应用基础研究与技术开发，取得了很好的研究成

果。科技管理部对于X80管线钢管的研究开发和应用起到了重要的推动作用，但管道

界还有部分工程技术人员和管理人员对于X80管线钢管德工程应用有很多疑虑，如国

际上X80管线钢管的研究和应用情况究竟如何，X80是否成熟；国内X80管线钢管的

质量情况究竟如何，是否过关；使用X80是否安全；配套技术问题是否解决等等[3]。

本文通过一种临界区加速冷却的方法使X80管线钢获得了双相组织，并展示了显微组

织结构对力学性能的影响。

1试验材料及方法

1.1试验材料

试验用X80管线钢，其常规力学性能参数如表1、表2所示。原始的光学金相显

微组织如图1所示。可以看出X80管线钢的金相组织是由PF（以PF为主）+B+P组

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成，其中PF-多边铁素体，B-贝氏体，P-珠光体。母材的应力应变曲线如图2所示。

表1拉伸试验数据

试样R/MPaR/MPaR/RA/%UA/%试验温度

t0.5mt0.5m

母材5686640.85524.58.77室温

表2冲击试验数据

冲击韧性剪切面积/SA/%(-20℃)

试样