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超高强度管线钢材X120的开发前景分析
日期:2019/11/21 22:31:20    阅读:

    超高强度管线钢材X120的开发前景分析

    为降低长度超过1000km的远距离管道管的输送成本,有效的办法是采用高压操作和使用小口径薄壁管道管,为此要求管线钢必须具有高的强度。新日铁与世界最大的油气公司ExxonMobil公司合作共同开发了强度等级超过以往的X65和X80的超高强度大口径X120。X120的生产技术要求比X65和X80的更高。双方在钢材材质设计、炼钢、浇铸、钢板生产和钢管生产(UOE成形和缝焊技术)等方面进行了系统的研究,开发了超高强度管线钢X120。

    作为X120所必须承受的内压,其必备条件是规定圆周方向的最小屈服强度必须为120ksi(827MPa)。作为钢管所要求的低温韧性,考虑到管道管即使在寒冷地区也能使用,因此规定了-20℃时要求的特性。另外,除了整个厚度试验外,还进行了温度为-30℃的试验。作为获得贝氏体组织的方法,采用了冷却途中停止水冷的直接淬火法工艺IDQ,尤其是为能稳定获得微细的下贝氏体组织,对轧制条件、冷却条件和IDQ停止温度进行了确定。

    关于化学成分,对添加硼(B)钢和无添加B的钢进行了研究。最终还是选择了B钢。添加Ti只能将N完全固定下来,为充分提高B的淬火性作用,添加了Mo。在制造X120用钢板时要求钢板的淬火性指数>3左右,在这一范围内,B钢的夏氏冲击值比无添加B的钢高。B钢的粗粒HAZ组织以下贝氏体组织为主。X120钢板的强度也与C量有很大的相互关系。对于X120这种下贝氏体组织来说,焊接裂纹性能受C含量的影响很大。由于焊接线能量越低,环缝焊接部的HAZ韧性就越好,因此X120的环缝焊接条件选择了比以往管线钢的焊接线能量低的焊接条件,并获得具有与母材相同强度的高韧性环缝焊接部。

    采用X120进行UOE成形的技术课题与高强度钢相同,就是如何解决大的弹性变形回复。通过FEA(有限元解析)和工厂实验,开发了解决成形时发生弹性变形回复的成形技术。结果,钢管的应变均匀延伸在3%左右,可以说它具有很好的塑性变形能力,能满足大部分管道管的设计。

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