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优特钢

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管线钢主要用于输油、气管道,要求特性为:

(1)高的抗氢致裂纹(HIC)性能;

(2)高的抗H2S腐蚀能力;

(3)钢材的强韧性高;

(4)钢材的疲劳强度高;

(5)焊接性好。

管线钢的洁净度要求:超低S、低P、低H、低O含量,加钙处理使硫化物夹杂球化。

为了提高输送效率,对大型油、气田的输送管线设计倾向于提高工作压力和增大管径,因此提高对管线钢强度的要求,已由最初的σS≥289MPa(X42)提高到σS≥482MPa(X70),σS≥551MPA(X80)。管线钢的成分举例见表10-6。硫是管线钢中影响抗HIC能力的主要元素,当钢中硫含量大于0.005%时,随钢中硫含量的增加HIC的敏感性显著增大,当钢中硫含量小于0.002%时,HIC明显降低。硫还影响管线钢的低温冲击韧性,降低硫含量可显著提高冲击韧性。在实际生产中碳含量有所降低,因为增加碳含量将导致管线钢抗HIC的能力下降,使裂纹率突然增加。磷是管线钢中的易偏析元素,在偏析区其淬硬性约为碳的2倍,显著降低钢的低温冲击韧性,恶化焊接性能。钢中氧化物夹杂是管线钢产生HIC的根源之一,危害钢的各种性能。

表10-6管线钢的成分

钢号化学成分w/%
CSiMn---TiVAls
X60RL≤0.16≤0.45≤1.60≤0.025≤0.020≥0.005≥0.005--
X70RL≤0.16≤0.45≤1.70≤0.025≤0.020≥0.005≥0.005--
X60-10.0700.261.140.0160.0060.040---
X60-20.0700.271.290.0110.0050.0400.030--
X70-10.0880.311.530.0170.0040.042-0.0620.054
X70-20.0960.301.600.0140.0010.054-0.049-

钢中氢是导致白点和发裂的主要原因,管线钢中的氢含量越高,HIC产生的几率越大,腐蚀率越高,平均裂纹长度增加越显著。

管线钢生产可采用如下工艺路线:

(1)铁水预处理→转炉复合吹炼→RH(或VD)及钙处理→连铸;

(2)铁水预处理→转炉复合吹炼→LF炉→RH(或VD)及钙处理→连铸。

宝钢已批量生产高质量管线钢达到了w[S]≤20ppm(0.0020%),w[P]≤90ppm(0.0090%),T[O]≤25ppm(0.0025%),w[N]≤35ppm(0.0035%),w[H]≤2ppm(0.0002%)的水平。采用工艺路线(2),能生产w[s]≤10ppm(0.0010%)的超低硫抗HIC管线钢。

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