工程结构用钢课件.ppt

1、 第三章 工程结构用钢 国家体育场（鸟巢）用于搭建其外部巨大钢结构主支撑件的是Q460E钢，厚度达到110mm，是国内在建筑结构上首次使用Q460钢。那么Q460是什么钢呢？这种钢的化学成分有哪些特点？它具备哪些性能使其能托起“鸟巢”的钢铁脊梁？第一节 工程结构用钢概述 工程结构用钢是指专门用来制造建筑或工程结构件的一类钢种。 广泛应用于建筑、国防、石油、化工、车辆、造船等领域，如用于制造桥梁、车辆、船体及海洋结构、建筑钢结构件、油井或矿井架、压力容器、输气输油管道等， 1. 应用背景2.工程结构用钢的分类 碳素构件用钢（普碳钢）碳素构件用钢（普碳钢） 低合金结构钢（普低钢）低合金结构钢（普低

2、钢） 新型及微合金化低碳高强度钢新型及微合金化低碳高强度钢 输油管线输油管线根据国家标准GB/T 13304.2-2008钢分类第二部分，低合金钢分类如下。（1）按主要质量等级 分为普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质量低合金钢三类。（2）按主要性能和使用特性 分为一般用途的低合金高强度结构钢、桥梁用钢、船舶及海洋工程结构用钢、锅炉用钢、管线用钢、容器用钢、低合金耐候钢、低合金钢筋钢、低合金冲压钢、铁道用低合金钢、矿用低合金钢及低温用钢等。此外，在正火钢中，还有具有良好抗层状撕裂性能的Z向（沿厚度方向）钢，主要用于海上采油平台、核反应堆及潜艇等大型厚板结构。二、工程结构用钢的性能要求 工程结

3、构件长期受静载；工程结构件长期受静载；互相无相对运动；互相无相对运动；受大气（海水）的侵蚀；受大气（海水）的侵蚀；有些构件受疲劳冲击；有些构件受疲劳冲击；一般在一般在-50100范围内使用；范围内使用；如：桥梁、船舶等受到像风力或海浪冲击如：桥梁、船舶等受到像风力或海浪冲击.服役服役条件条件生产生产工艺工艺 焊接是构成金属结构的常用方法；一般都要焊接是构成金属结构的常用方法；一般都要经过如剪切、冲孔、热弯、深冲等成型工艺经过如剪切、冲孔、热弯、深冲等成型工艺技术技术要求要求 1、足够的强度与韧度（特别是低温韧度）；、足够的强度与韧度（特别是低温韧度）； 2、良好的焊接性和成型工艺性；、良好的焊

4、接性和成型工艺性； 3、良好的耐腐蚀性；、良好的耐腐蚀性； 4、低的成本。、低的成本。主要主要矛盾矛盾 力学性能（主要是强度）和韧度、力学性能（主要是强度）和韧度、 工艺性能之间的合理平衡工艺性能之间的合理平衡 基体成分和显微组织。基体成分和显微组织。三、工程结构用钢的合金化思想C 固溶强化效果和珠光体含量，低成本。固溶强化效果和珠光体含量，低成本。 C，塑、韧性，塑、韧性，焊接性、冷成型。焊接性、冷成型。如如0.1%C，TK为为-50，0.3%C，TK为为50一般均应限制在一般均应限制在0.2%以下。以下。Si 最常用且较经济的元素。强化最常用且较经济的元素。强化F较显著，较显著，1%Si，

5、ReL85MPa，TK，量多时可大为，量多时可大为降低塑韧性，所以降低塑韧性，所以Si控制在控制在1.1%1.Me对低合金高强度钢力学性能的影响对低合金高强度钢力学性能的影响Mn 固溶强化作用大，固溶强化作用大，1%Mn，ReL33MPa。约有约有3/4量溶入量溶入F中，弱的细晶作用，中，弱的细晶作用，TK。同样量多时可大为降低塑韧性同样量多时可大为降低塑韧性. 所以所以Mn控制在控制在 NbAlV。RE 脱氧去硫吸氢作用，改善塑韧性，脱氧去硫吸氢作用，改善塑韧性，TK2 2、MeMe对焊接性和耐大气腐蚀性的影响对焊接性和耐大气腐蚀性的影响 所谓优良的焊接性是指： L焊接工艺简单； l焊接时不

6、易产生裂纹及各种缺陷； l焊缝处保持足够的强度与韧性，强度不低于母材。Me对焊接性的影响控制控制CC 焊缝处硬化与脆化倾向焊缝处硬化与脆化倾向，焊接裂纹，焊接裂纹。提高淬透性的提高淬透性的Me种类及其数量也应适当控制，种类及其数量也应适当控制，如如Cr、Mn、Mo、Ni等。等。5156VMoCrCuNiSiMnCCEBVMoCrNiCuMnSiCPcm5101520602020302、Me对耐大气腐蚀性的影响CuP 耐大气腐蚀性最有效耐大气腐蚀性最有效的元素。的元素。一般一般含量含量:0.0250.25% Cu ，0.050.15 P 。 P，冷脆和时效倾向增加。，冷脆和时效倾向增加。用用Al

7、脱氧脱氧 细晶粒钢。细晶粒钢。复合加入适量元素，则复合加入适量元素，则钢耐蚀性效果更佳。钢耐蚀性效果更佳。 如如090CuPCrNi-A、 09CuP、09CuPCrNi-B总结 工程结构用钢的合金化思想是：工程结构用钢的合金化思想是：低碳，低碳，以以Mn为基础，适当加入为基础，适当加入Nb、Ti、V、Cu、P及稀土金属等元素。及稀土金属等元素。四、工程结构用钢的组织类型 工程结构用钢的显微组织有铁素体珠光体、低碳贝氏体、低碳马氏体、针状铁素体和铁素体马氏体双相组织等几种类型。1.P+F, 屈服强度的极限约为460MPa。 2.低碳贝氏体组织,屈服强度显著提高,可达490980MPa。塑性、焊

8、接性能也较好，韧-脆转变温度降低，多用于高压锅炉、高压容器等。 主要主要特点特点 合金元合金元素保素保证在较宽的冷速范证在较宽的冷速范围内获得以贝氏体为主的组织围内获得以贝氏体为主的组织成分特点成分特点: 下贝氏体组织下贝氏体组织 0.5%左右左右Mo + 微量微量B（0.005%） +Mn、Cr、Ni等等+Nb、Ti、V 主要用于制造容器的板材和其他主要用于制造容器的板材和其他钢结构。钢结构。 14MnMoV和和14MnMoVBRE钢是我国发展的钢是我国发展的低碳贝氏体钢，屈服强度为低碳贝氏体钢，屈服强度为490MPa级级3.针状铁素体钢针状铁素体钢 对于一些强度、焊接性、低温冲击韧性等要对

9、于一些强度、焊接性、低温冲击韧性等要求更高的场合，还必须采用针状铁素体低合金求更高的场合，还必须采用针状铁素体低合金高强度钢。高强度钢。基本基本特点特点 针状铁素体（针状铁素体（acicular ferrite，简写，简写AF）钢实际上属于钢实际上属于超低碳贝氏体钢超低碳贝氏体钢。 0.06C + 适量适量Mn、Mo、Nb等等 具有具有高密度位错（高密度位错（1010cm2）亚结构的）亚结构的“针状针状F”组织（超低碳组织（超低碳B）。）。 ReL 达达700800MPa，低，低温冲击韧性、焊接性更好温冲击韧性、焊接性更好. 用于现场焊接条件及其寒冷地带管线。被用于现场焊接条件及其寒冷地带管线

10、。被称为称为21世纪的控轧钢。世纪的控轧钢。 屈服强度一般大于屈服强度一般大于470MPa，断后伸长率大于，断后伸长率大于20%，室温冲，室温冲击吸收能量大于击吸收能量大于80J，韧，韧-脆转变温度低于脆转变温度低于60，焊接性能，焊接性能良好，抗良好，抗H2S腐蚀性好，主要应用于制造寒带输送石油和天腐蚀性好，主要应用于制造寒带输送石油和天然气的管线。然气的管线。4.低碳马氏体钢低碳马氏体钢 工程机械上相对运动部件和低温下使用部件，工程机械上相对运动部件和低温下使用部件，要求有更高的强度和良好的韧性。要求有更高的强度和良好的韧性。 0.16%C，加入，加入Mo、Nb、V、B及控制及控制Mn或或

11、Cr与之与之配合配合 淬火回火处理组织为低碳回火马氏体。淬火回火处理组织为低碳回火马氏体。 BHS-1钢的成分为钢的成分为0.10C-1.80Mn-0.45Mo-0.05Nb。锻轧后空冷或直接淬火并自回火。锻轧后空冷或直接淬火并自回火。达到合金调质钢调质达到合金调质钢调质后的性能水平。后的性能水平。 制造汽车的轮臂托架、操纵杆、车轴、转向联动节和制造汽车的轮臂托架、操纵杆、车轴、转向联动节和拉杆等，也可用于冷墩、冷拨及制作高强度紧固件。拉杆等，也可用于冷墩、冷拨及制作高强度紧固件。低碳马氏体的显微组织，屈服强度可达低碳马氏体的显微组织，屈服强度可达900MPa以上，以上，40冲击吸收能量可达冲

12、击吸收能量可达30J。 控制轧制（控制轧制（Controlled Rolling Controlled Rolling ，CRCR）和控制冷却）和控制冷却（Accelerated controlled cooling Accelerated controlled cooling ，ACCACC）区别于常）区别于常规热轧，常规热轧后室温下材料晶粒比较粗大，因此强规热轧，常规热轧后室温下材料晶粒比较粗大，因此强度低、脆性大。度低、脆性大。 控制轧制和控制冷却后可使钢材细化晶粒、细化亚结构控制轧制和控制冷却后可使钢材细化晶粒、细化亚结构是钢强韧化的又一种非常重要的手段。是钢强韧化的又一种非常重要的手

13、段。 细化晶粒，从而实现最佳强韧化效果，即细晶强化和沉细化晶粒，从而实现最佳强韧化效果，即细晶强化和沉淀强化等的最佳组合。淀强化等的最佳组合。五、控制轧制和控制冷却u轧制过程可分为加热、粗轧和精轧三个阶段。轧制过程可分为加热、粗轧和精轧三个阶段。1.控制轧制 在调整钢的化学成分的基础上，通过控制加热温度、轧制温度、压下量等工艺参数，控制奥氏体状态和相变产物的组织状态，从而达到控制钢材组织性能的目的。 非调质的热轧材，如建筑用低合金高强度钢的热轧钢板，钢带，钢筋等（C-Mn-Nb、C-Mn-V、 C-Mn-Nb-V等） 控制轧制实质上是形变强化和相变强化的结合，关键在于轧制是在比通常轧制温度更低

14、的范围内进行。工艺特点： 1）控制加热温度 为控制原始奥氏体晶粒尺寸，有时要控制加热温度，不能太高。 2）控制终轧温度 比一般轧制的终轧温度低。 一般轧制的终轧温度都高于900 ，甚至在950 1000 。 而控制轧制的终轧温度一般都在Ar3附近，有的在（+）两相区，即800850 。 通过低温轧制能够实现铁素体的大幅度晶粒细化，这样即使成分相同，也能得到比正火或淬火-回火更好的强度和韧度。2.控制冷却 控制冷却（Accelerated controlled cooling ，ACC）是对控制轧制后的奥氏体以高于空冷的速度从Ar3以上的温度控制冷却到相变区域，最大限度地细化铁素体晶粒和发挥析出

15、沉淀强化效果。 控制冷却工艺已有层流冷却、水幕冷却、雾化冷却和穿水冷却等。 各种轧制程序模式图各种轧制程序模式图 CR：控制轧制：控制轧制 ；ACC:控制冷却控制冷却热机械轧制工艺TMCP 将控制轧制和控制冷却技术结合起来就是热机械轧制工艺（Thermalmechanical Control Process ，TMCP），能够进一步提高钢材的强韧度和获得合理的综合性能，并能够降低合金元素含量和碳的质量分数，节约贵重的合金元素，降低生产成本。控制轧制和控制冷却原理 粗轧后奥氏体晶粒被拉长，在变形晶粒内形成许多密集位错的形变带，此时铁素体在奥氏体晶界及晶内形变带形成大量核心，细化了铁素体晶粒。 在

16、铁素体奥氏体两相区继续轧制并终轧，使铁素体长大时仍受塑性变形，亚结构细化。 在控制冷却过程中，未再结晶的奥氏体转变为等轴的铁素体晶粒，同时变形的铁素体产生亚结构，最终获极细组织。 第二节 通用低合金高强度结构钢 低合金钢高强度结构钢是在碳素工程结构钢的基础上，加入少量合金元素（主要是Mn、Si和微合金元素Nb、V、Ti等)而形成的钢。 “低合金”和“高强度”是指相对于合金元素含量较高的合金钢和较低强度的普通碳素结构钢而言的。 低合金钢高强度结构钢的名称几经变化，如低合金建筑钢、普通低合金钢、低合金钢等，至1994年叫做低合金高强度结构钢。 最新研究成果：如最新研究成果：如F晶粒尺寸细化到晶粒尺

17、寸细化到级，则级，则F-P类低合金高强度钢的强度也可类低合金高强度钢的强度也可达到达到800MPa组织：组织： 1025片层状片层状P+ 7590多边形多边形F。P-F钢钢分类分类碳素工程结构钢碳素工程结构钢（普通）低合金高强度钢（普通）低合金高强度钢微合金化低合金高强度钢微合金化低合金高强度钢南京长江大桥是长江上第一座由我国自行设计建造的双层南京长江大桥是长江上第一座由我国自行设计建造的双层式铁路、公路两用桥梁，式铁路、公路两用桥梁，1960年年1月正式动工，月正式动工，1968年年12月月正式建成通车。正式建成通车。 一、低合金钢高强度结构钢的化学成分特点 碳质量分数不超过0.20%。在微

18、合金钢中为形成一定量的碳氮化物，碳的质量分数只需要0.01%0.02%；所以降碳是这类钢发展的必然趋势，从而可大大改善钢的韧度和焊接性能。 主加元素为Mn，其主要作用是通过溶入铁素体中，起固溶强化作用；还通过细化晶粒，改善塑性、韧度，是一种固溶强化效果显著又比较便宜的元素，为保证钢的塑性和韧度加入量不超过1.8%。 Nb、Ti、V等为辅加元素，少量的Nb、Ti、V在钢中形成细碳化物或碳氮化物，一方面在热轧时阻止奥氏体晶粒长大，另一方面在冷却过程中碳氮化物析出，进一步提高钢的强度和韧度。 加入少量Cu（0.4%）和P（0.1%左右）等，可提高抗大气腐蚀性能。 少量稀土元素RE (0.001%左右

19、)不影响钢的强度。其主要作用是脱硫、去气，使钢材净化，控制硫化物形态，改善韧度和工艺性能。 二、低合金钢高强度结构钢的性能特点 低合金高强度结构钢强度高，一般屈服强度在300MPa以上，使钢结构构件的强度、刚度、稳定性三个主要控制指标都能充分发挥。 低合金高强度结构钢塑性、韧度好，并且韧-脆转变温度低。断后伸长率为15%20%，室温冲击吸收能量大于30J。E级钢的韧-脆转变温度可达-50。 低合金高强度结构钢具有良好的焊接性能和冷成形性能，抗大气腐蚀性高。 1.大多数在热轧状态使用，组织为FP；2.有些钢种为了获得均匀组织和稳定的性能，可采用高温回火或调质处理；为低碳贝氏体组织或淬火成低碳马氏

20、体组织。3.屈服强度要求高的材料还采用轧后控冷工艺；4.有些钢种还应用于冲压用钢，耐海水腐蚀的结构、化工设备和管线用钢，因此发展成为各种专业用钢。 使用状态三、低合金钢高强度结构钢的编号方法 低合金高强度结构钢的牌号表示方法与碳素结构钢相同，也是以屈服强度级别为标准编号，用“Q数字字母”表示。其中，“Q”字是钢材的屈服强度“屈”字的汉语拼音字首，紧跟后面的是屈服强度值，再其后分别是质量等级符号和脱氧方法。 Q345-C表示ReL345MPa、质量等级为C级的低合金高强度钢。 Q 345 C 质量等级质量等级345 MPa屈服强度屈服强度GB1591/T-2008按屈服强度分为8级Q29509M

21、nV，09MnNb，09Mn2，12MnQ34512MnV，14MnNb，16Mn 16MnRE，18NbQ39015MnV，15MnTi，16MnNbQ42015MnVN，14MnVTiREQ460Q500Q550Q620 常用的钢种 Q345钢(16Mn )是我国低合金高强钢中用量最多、产量最大的钢种。使用状态的组织为细晶粒的铁素体珠光体，强度比普通碳素结构钢Q235高约20%30%，耐大气腐蚀性能高20%38%，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。1.Q390钢（15MnVN ）含V、Ti、Nb， 中等级别强度钢中使用最多的钢种。2.强度较高，且韧性、焊接性及低温韧性也较好，被广泛用于制造

22、桥梁、锅炉、船舶、中等压力的容器。 强度级别超过400MPa后，铁素体和珠光体组织难以满足要求，于是发展了低碳贝氏体钢。 加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷条件下得到贝氏体组织，使强度更高，塑性、焊接性能也较好，多用于高压锅炉、高压容器等，如Q460钢。Q460E第三节 船舶及海洋工程用结构钢船体结构钢 船体结构用钢指按船级社建造规范要求生产的用于制造船体结构的钢材。常作为专用钢订货、排产、销售，一船包括船板、型钢等。 目前我国几大钢铁企业均有生产，而且可按用户需要生产不同国家规范的船用钢材，如美国、挪威、日本、德国、法国等。1.船体结构钢分类 船体用结构钢按照其最小屈服点划分强度级别

23、为： 一般强度船体结构钢和高强度船体结构钢。 中国船级社规范标准的一般强度结构钢分为： A、B、D、E四个质量等级 中国船级社规范标准的高强度结构钢为三个强度级别、四个质量等级： 320MPa级：A32、D32、E32、F32 360MPa级：A36、D36 、E36、F36 400MPa级：A40、D40、E40、F40 2.1 一般强度结构钢的化学成分2.2 一般强度结构钢的力学性能一般强度结构钢 A级钢要求20 冲击试验性能;B级钢要求0冲击试验性能;D级钢要求-20的冲击试验性能;E级钢要求-40的冲击试验性能。3.1 高强度船体结构钢 高强度船体结构用钢是普通低合金高强度结构钢中一个

24、重要钢种。随着船舶吨位不断提高,因此就提出了使用高强度船体钢的要求。 1998年我国CCS规范中划分了高强度船体结构用钢的品种。高强度船体结构用钢 高强度船体结构用钢按其最小屈服点应力划分强度级别，每一强度级别又按其冲击韧性的不同分为A、D、E、F 4级。 规范规定适用于厚度不超过100mm的A32、D32、E32、A36、D36和E36等级的钢板和宽扁钢以及厚度不超过50mm的A40、D40、E40、F32、F36和F40等级的钢板和宽扁钢；规范规定还适用于上述等级的厚度不大于50mm的型钢和棒材。 高强度船体结构用钢的化学成分 低碳 为了保证较好的韧性、焊接性能和塑性，这类钢含碳量大都在0

25、.20%以下。 低合金 以锰为主要合金元素，Mn能推迟奥氏体冷却时铁素体的析出，有效地起到对铁素体固溶强化和细化晶粒。当含锰量不超过1.8%时，在低碳条件下仍可保持较高的塑性及韧性。 铌或钒为辅加合金元素，铌或钒可生成碳化物或碳氮化物。一方面在热轧时阻止奥氏体晶粒长大，另一方面在冷却过程中碳氮化物析出，进一步提高钢的强度。为了提高耐锈蚀能力，还加进适量的铜（0.71%0.5%）和磷（0.05%0.10%）。这类钢具有优良的抗腐蚀的能力。 高强度船体结构钢的性能 高强度 一般强度船体结构钢的屈服强度为235 MPa，而高强度船体结构钢的屈服强度在315 MPa以上。 良好的韧性和塑性 为了防止断

26、裂事故和低温下的脆断，高强度船体结构用钢具有较好的伸长率（A20%），它在-40时的韧性（AK）不低于常温的50%，可以冷弯加工，能在严寒地区做工程结构。 良好的工艺性能 作为船体结构钢，具有优良的加工、焊接性能；这类钢多用热轧并经过正火（或退火），以各种规格的型材或板材供应。通过冲压、焊接制造各种工程结构和零件，一般情况下不再进行热处理。 屈服强度大于400MPa的船体结构钢称为超强度船体结构钢，为四个强度级别、四个质量等级。强度级别ADEF420MPa级AH42DH42EH42FH42460MPa级AH46DH46EH46FH46500MPa级AH50DH50EH50FH50550MPa级

27、AH55DH55EH55FH55 民用船只一般只需要250MPa的材料即可，普通军用船只也就是400MPa以下，而且近年来，成本控制的进一步要求，一般军舰采用民用标准的很多，材料要求进步降低，甚至出现了使用铝材建造上层。 航空母舰飞行甲板钢和潜艇耐压壳体对强度要求极高，目前世界上仅有少数国家能生产这些钢材。 美国在二战后开发了屈服强度为600MPa级HY80钢、820MPa级HY100钢和910MPa级HY130钢，是制造潜艇和航母飞行甲板的重要钢材。 俄罗斯开发了屈服强度从3901175MPa级的系列舰船钢。 以上材料都使用镍铬和加入钛的合金钢 。 我国也研制成功了390、440、590、7

28、85MPa(4080kgf/mm2)级的高强度舰船用钢系列。 中国的潜艇用钢有390MPa级的907A钢; 590MPa的921钢和785 MPa 的980超级钢。 921是HY80级别的，980是HY100级别的。辽宁号航母美军里根号航母船级社名称一般强度船体结构钢高强度船体结构钢中国船级社(CCS)CCS-A,CCS-B,CCS-D,CCS-ECCS-A32,CCS-A36，CCS-A40挪威船级社(DnV)DVA,DVB,DVD,DVEDVA32,DVA36德国船级社(GL)GL-A,GL-B,GL-D,GL-EGL-A32,GL-A36美国船级社(ABS)AB/A,AB/B,AB/D,

29、AB/EAB/AH32,AH36日本船级社（NK）KA，KB，KD，KEKA36，KB36，KD36英国船级社(LR)LRA，LRB，LRD，LRELRAH32，LRBH36，LRDH36，LREH40各国船级社及产品牌号第四节 管线用钢一、什么是管线钢 管线钢是指用于输送石油、天然气等的大口径焊接钢管用热轧卷板或宽厚板。 管线钢在使用过程中，除要求具有较高的耐压强度外，还要求具有较高的低温韧性和优良的焊接性能。API-美国石油学会 API是美国石油学会（American Petroleum Institute）的英文缩写。 API建于1919年，是美国第一家国家级的商业协会。API的一项重要

30、任务，就是负责石油和天然气工业用设备的标准化工作，以确保该工业界所用设备的安全、可靠互换性。 API在美国国内及国外都享有很高的声望，按它所制定的石油化工和采油机械技术标准被许多国家采用，它是盖美国商业部和美国贸易委员会的承认的石油机械认证机构。 二、管线钢标准 API 5L管线管规范是国际上具有较大影响的管线管规范，世界上大多数石油公司都习惯采用API 5L规范作为管线钢管采购的基础规范。 X80是高强度管线钢的美国API分类型号，美制单位屈服强度最小值前两位 。 X80即管线钢,管最小屈服强度80000psi（552MPa）。 PSI英文全称为Pounds per square inch，

31、欧美等国家习惯使用psi作单位 。P是磅pound，S是平方square，I是英寸inch。 把所有的单位换成公制单位就可以算出： 1bar14.5psi 1psi=6.895kPa=0.06895bar 1MPa=145Psi GBT 97111-1997等同采用IS03183l(2)标准制定的石油工业用输送钢管交货技术条件。 本标准包括的钢级为L175，L210，L245，L290，L320，L360，L390，L415，L450，L485和L555 。API牌号GB牌号含义A25L175AL210BL245NBL245MBX42L290NBAPI牌号：X-为管的意思L290MB GB牌号

32、：L-输送管X46L360NBB-质量等级X52L360MBX56L415MBX60L415MBM-形变热处理X65L450MBN-正火或正火轧X70L485MBX80L555MB三、管线钢的发展 早期的管线钢一直采用C、Mn、Si型的普通碳素钢，在冶金上侧重于性能，对化学成分没有严格的规定。 自60年代开始，随着输油、气管道输送压力和管径的增大，开始采用低合金高强钢（HSLA），主要以热轧及正火状态供货。这类钢的化学成分：C0.2%，合金元素3%5%。 随着管线钢的进一步发展，到60年代末70年代初，美国石油组织在API 5LX和API 5LS标准中提出了微合金控轧钢X56、X60、X65三

33、种钢。 这种钢突破了传统钢的观念，碳含量为0.1%-0.14%，在钢中加入0.2%的Nb、V、Ti等合金元素，并通过控轧工艺使钢的力学性能得到显著改善。 到1973年和1985年，API标准又相继增加了X70和X80钢，而后又开发了X100管线钢，碳含量降到0.01%-0.04%，碳当量相应地降到0.35%以下，真正出现了现代意义上的多元微合金化控轧控冷钢。 中国的管线钢之路 中国的管线钢发展可以用“起步晚，步子快”这六个字来形容。1995年以前，中国的输气管材用钢还基本停留在小口径、低钢级上。从1996年在陕京线上首次采用X60钢、2001年在西气东输工程中成功应用X70钢，到2005年在冀

34、宁支线上使用X80钢，短短10年间，中国管线钢已然跨越了三个台阶 宝钢2006年试制成功迄今为止最高强度等级的X120管线钢，继新日铁、住友和欧洲钢管后，成为世界第四家试制成功该钢种的企业。 X120管线钢堪称管线钢中的极品，对强度、硬度和冲击韧性等综合性能要求极高。 X120比X100强度提高20，比X80强度提高50。而管线钢的强度越高，壁厚和口径可在不影响输气安全的前提下相应减少，从而实现天然气管道的高压高效输送，使管道工程建设投资大幅降低。 随着天然气需求量的不断增加，天然气管道建设呈现长距离、大输量、高压输送的特征，现代管线钢正不断向超高强度方向发展。 工程构件的基本要求工程构件的基

35、本要求工工程程结结构构用用钢钢低碳贝氏体钢、针状铁素体低碳贝氏体钢、针状铁素体钢及低碳马氏体钢钢及低碳马氏体钢铁素体铁素体-珠光体刚珠光体刚工程构件用钢的合金化工程构件用钢的合金化双相钢双相钢足够的强度和韧性足够的强度和韧性良好的工艺成型性和焊接性良好的工艺成型性和焊接性良好的耐蚀性良好的耐蚀性合金元素对钢力学性能的影响合金元素对钢力学性能的影响合金元素对钢焊接性能的影响合金元素对钢焊接性能的影响合金元素对钢耐大气腐蚀性能的影响合金元素对钢耐大气腐蚀性能的影响碳素工结构钢碳素工结构钢低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢微合金化低合金高强度结构钢微合金化低合金高强度结构钢低碳贝氏体钢低碳贝氏体钢针状铁素体钢针状铁素体钢低碳马氏体钢低碳马氏体钢成分、组织成分、组织性能、应用性能、应用