1、酸性环境下服役的管线钢的研究与开发酸性环境下服役的管线钢的研究与开发 2021/8/171中国油气与化工管线需求巨大中国油气与化工管线需求巨大2021/8/172国内外现状国内外现状铸坯的中心偏析区域为抗铸坯的中心偏析区域为抗HICHIC的主要问题，的主要问题，其敏感性随着钢的强度的增加而增加。其敏感性随着钢的强度的增加而增加。在酸性条件下，在酸性条件下，H+H+进入钢板内部，从而导致进入钢板内部，从而导致HICHIC H2SCenter segregated portion（MnS,Al2O3,coarse precipitates）SteelFe2+H+H+Fe2+HHHHH2H2HHH-
2、HIC-耐酸性管线钢的设计耐酸性管线钢的设计2021/8/173国内外现状国内外现状降低降低HIC起裂的控制要点起裂的控制要点串状串状 MnSMnS低低S S去除去除MnSMnS合适的合适的CaCa处理处理 硫化物与氧化物的形态硫化物与氧化物的形态控制控制大型氧化物与氧硫化物大型氧化物与氧硫化物低低O O去除氧化物夹杂去除氧化物夹杂直弧形连铸机直弧形连铸机改善纯净度改善纯净度粗大的析出物粗大的析出物Nb(C,N)Nb(C,N)和和 TiNTiN优化的板坯加热温度优化的板坯加热温度合适的微合金化合适的微合金化 降低粗大析出物降低粗大析出物2021/8/174国内外现状国内外现状抑制抑制HIC扩展
3、的控制要点扩展的控制要点由于中心偏析由于中心偏析所产生的硬相所产生的硬相 低低 Mn,PMn,P，C C降低硬相的产生降低硬相的产生优化连铸工艺与优化连铸工艺与TMCPTMCP工艺工艺降低偏析降低偏析(1)Ferrite+Pearlite banded microstructure(2)Bainitic fine grain microstructure组织控制示意图组织控制示意图2021/8/175国内外现状国内外现状日本供中东的酸性管线钢日本供中东的酸性管线钢日本供中东的耐酸性管线钢日本供中东的耐酸性管线钢2021/8/176国内外现状国内外现状X65 酸性管酸性管线钢线钢的力学性能的力学
4、性能基板的横向拉伸性能基板的横向拉伸性能EL(%)Spec.Min.24.0N133Min43.3Max52.8Ave48.9SD1.902550400450500550600650700Yield Strength(MPa)02040450500550600650700750Tensile Strength(MPa)02040707580859095100Yield Ratio(%)0501000102030405060Elongation(%)YS(MPa)Spec.Min.450N133Min468Max562Ave490SD18.0TS(MPa)Spec.Min.535N133Min5
5、42Max667Ave581SD29.5YR(%)Spec.Max.91.0N133Min78.1Max90.1Ave84.4SD2.32021/8/177国内外现状国内外现状X65 酸性管酸性管线钢线钢的力学性能的力学性能冲击性能冲击性能01002000100200300400500Individual V-Notch Absorbed Energy(J)01002000100200300400500Individual V-Notch Absorbed Energy(J)01002000100200300400500Individual V-Notch Absorbed Energy(J)
6、01002000100200300400500Individual V-Notch Absorbed Energy(J)vE 20deg.CSpec.Ind.38Ave45N399Min284Max399Ave350SD21.5vE 10deg.CSpec.Ind.38Ave45N399Min163Max290Ave232SD20.8vE 10deg.CSpec.Ind.38Ave45N399Min104Max395Ave323SD23.2vE 10deg.CSpec.Ind.38Ave45N399Min188Max364Ave322SD18.2Base MetalWeld MetalFusi
7、on LineFL+2mm 2021/8/178国内外现状国内外现状X65 酸性管酸性管线钢线钢的力学性能的力学性能050100120145170195220245270Hv10kg05001000120145170195220245270Hv10kg0100200120145170195220245270Hv10kgBase MetalHv10kg220Indents266Min165Max216Ave188SD9.6HAZHv10kg250Indents2128Min164Max221Ave194SD6.3Weld MetalHv10kg250Indents266Min197Max225A
8、ve209SD5.3硬度硬度2021/8/179实例分析实例分析2021/8/1710实例分析实例分析2021/8/1711实例分析实例分析2021/8/1712实例分析实例分析2021/8/1713实例分析实例分析2021/8/1714实例分析实例分析2021/8/1715实例分析实例分析2021/8/1716主要技术主要技术 1.连铸坯中心偏析控制：研究连铸坯的低倍与高倍酸洗检验、连铸机的状态优化与控制；2.精炼渣系的优化（氧化物、硫化物的去除）；3.硫化物与氧化物的形态控制；4.加热制度分析：研究加热温度、保温时间、出炉温度对析出物的影响；5.轧制压下率分析：研究粗轧、精轧各轧制道次的压
9、下量 和温度对偏析与组织不均匀性（带状组织）的影响；6.轧后冷却分析：研究轧后冷却制度如开冷温度、终冷温度、冷却速度对组织与析出物大小的影响；7.轧后微观组织的形成及其不均匀性对抗HIC的影响；8.抗HIC性能的测试、评价与分析 2021/8/1717影响因素影响因素 原材料成分（如杂质元素和残余元素的控制）炼钢和脱氧工艺（杂质元素和夹杂物的控制）连铸工艺和设备(夹杂物、偏析、裂纹、疏松和缩孔等)加热制度 轧制工艺 组织转变 组织的均匀性2021/8/1718技术方法技术方法 工业工程的方法工业工程的方法2021/8/1719技术关键技术关键 典型样品分析典型样品分析 重点工艺调查重点工艺调查
10、 关键工艺改进关键工艺改进 重要技术的采用重要技术的采用2021/8/1720技术诀窍技术诀窍钢钢水精水精炼炼2021/8/1721技术诀窍技术诀窍钢钢水精水精炼炼2021/8/1722-4.0-3.0-2.0-1.00.01.02.03.04.037 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62辊列号辊列号(mm)改前改前-4.0-3.0-2.0-1.00.01.02.03.04.037 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
11、55 56 57 58 59 60 61 62辊列号辊列号(mm)改改后后钢钢水水连铸连铸2021/8/1723252.5253253.5254254.5255255.5256256.5257257.5258258.50510152025303540455055606570改造前改造前改造后改造后250 mm 板坯板坯辊列号辊列号钢钢水水连铸连铸2021/8/1724压缩比小-达不到铸坯中心-不能破碎铸态粗大的柱状晶轧制工艺对组织不均和探伤不合的影响机理分析铸铸坯坯轧轧制制2021/8/1725-加强轧辊的润滑可达到减轻轧机负荷的效果-可以考虑在工作辊上喷润滑剂等措施来实现-从而较小的轧制力可
12、以实现较大的压缩比-轧制道次减少-温度损失降低-完全破碎柱状晶-增大奥氏体未再结晶区变形，轧后快冷，细 化晶粒，补偿因锰含量降低而引起的强度变化轧制工艺对组织不均的影响机理分析铸铸坯坯轧轧制制2021/8/1726技术诀窍技术诀窍析出物控制析出物控制MnS0.5mNbTiNb0.5m析出前钢中夹杂析出前钢中夹杂2021/8/1727技术诀窍技术诀窍析出物控制析出物控制 100nm(a)100nm(b)100nm(c)100nm(d)100nm(e)(a)(a)0s (b)30s (c)60s (d)200s (e)1000s850850，30%30%变形变形后弛豫后弛豫0-1000s0-100
13、0s试样中的试样中的析出状况析出状况2021/8/1728技术诀窍技术诀窍析出物控制析出物控制850弛豫后析出物尺寸分布弛豫后析出物尺寸分布(a)30s(b)60s(c)200s(d)1000s(a)30s(b)60s(c)200s(d)1000s2021/8/1729技术诀窍技术诀窍析出物控制析出物控制05101520020406080100120140160180200NbNbCuSicpsEnergy(keV)05101520020406080100120140160180200220240260280300CuTiNbNbSicpsEnergy(keV)05101520020406080100120140CuMoTiNbNbNbcpsEnergy(keV)05101520020406080100MoCuTiNbNbNbcpsEnergy(keV)(a)(c)(b)(d)850850不同弛豫时间析出物成分变化，有纯不同弛豫时间析出物成分变化，有纯NbNb相、但大部分是相、但大部分是Nb,TiNb,Ti相相2021/8/1730技术诀窍技术诀窍析出物控制析出物控制1.25m0.33m弛豫弛豫60s 60s 弛豫弛豫200s200s析出与位错的协调及相互作用析出与位错的协调及相互作用2021/8/17312021/8/1732
