X80管线钢调质处理工艺分析研究

X80管线钢合金化设计及制管工艺研究本文对X80管线钢的合金化设计及原始显微组织进行了研究分析，并阐述了目前X80管线钢主要制管工艺的过程及原理，分析了不同管坯成形方法对材料原始性能的影响。

研究表明，X80管线钢中最主要的强化元素为Mn，同时添加Nb、Ti、V等合金微量元素，使显微组织主要为针状铁素体，具有高强度和高韧性；UOE成形和JCOE成形的X80管线钢钢管内均存在较为复杂的应力分布，而UOE成形相比JCOE成形的管坯残余应力小，分布更均匀。

标签：X80管线钢；合金化；UOE成形；JCOE成形0 引言随着生产生活对油气资源需求量的不断增加，油气管道的输送正朝着增大压力和管径的方向发展。

如今的管道建设主要以大压力、长距离、大管径输送为特征[1]，因此如何长距离安全高效的运输油气，已经成为当今科学研究的一个重要课题。

大口径、长距离的高压输送管线具有运量大、安全可靠、成本低等优势，因而使用高等级、大壁厚管线用钢呈现出越来越强的发展态势[2]。

20世纪60年代以来，高强度管线钢已逐渐在世界各国的油气运输中得到使用。

近年来以X70级管线钢为主，但随着X80级管线钢的大规模应用，X80级管线钢已逐渐成为目前高压输送天然气管线的首选钢级。

1 X80级管线钢的合金化一般情况下，提高钢材的强度会损害材料的韧性，而细化晶粒可以在提高强度的同时不损害韧性。

通过第二相粒子的弥散分布，可以阻止晶粒长大而使晶粒细化，也可以通过添加合金元素的方法获得细化的晶粒[3]。

X80级管线钢是通过优先获得最大程度的晶粒细化，并平衡不同机制的贡献，使脆性转变温度降低和强度提高。

因此，X80管线钢中的微合金元素的选择及有害元素含量的控制就显得尤为重要。

由表1-1可以看出，C含量小于0.06%，Mn含量在1.5～2.0%之间。

虽然C 是钢中最经济、最基本的强化元素，但提高C含量会降低钢的延展性和韧性，同时对管道的焊接具有负面影响。

因此，降低C含量有助于提高钢的延韧性，改善钢的焊接性能。

国内X80管线钢的发展及研究方向大口径、高压输送及采用高钢级管材是国际管道工程发展的一个重要趋势，国际上X80高钢级管材的生产技术已经成熟，并得到了较大的发展和成功应用。

近年来，国内石油与冶金行业联合攻关，相继成功开发了符合质量技术要求的x80热轧板卷、宽厚钢板及X80螺旋缝埋弧焊管和直缝埋弧焊管，实施X80管线钢应用工程的条件已经成熟。

为确保X80管道的安全可靠性，在借鉴国际上先进成功经验的基础上，应进一步加强X80管线钢的应用基础研究和相关技术攻关。

一、油气管道及高钢级管材的发展作为一种经济、安全、不间断的长距离输送石油和天然气的工具，油气输送管道在近四十年取得了巨大发展。

目前，全世界石油、天然气管道的总长度已超过230万公里，并以每年2万-3万公里的速度增加。

在近10年内，我国已建成陕京管线、涩宁兰管线、兰成渝管线以及西气东输管线等十几条重大长输管线，预计今后10-15年内，我国共需各类油气输送干线用钢管约1000万吨。

随着管道输送压力的不断提高，油气输送钢管也相应迅速向高钢级发展。

20世纪60年代一般采用X52钢级，70年代普遍采用X60-X65钢级，近年来以X70为主。

X80也已开始大量使用。

在国外，如德国、加拿大、日本和意大利在X80乃至更高钢级管线钢的研究应用方面已经有很多实践经验。

世界著名的大石油公司积极开展X80及X80以上钢级管道钢的开发和应用研究：德国Ruhr Gas公司在1992和1993年采用Europipe生产的X80钢管分别建成了两条100多公里的输气管道。

加拿大Trans Canada管道公司（TCPL）一直积极推动高钢级管道钢的应用，X80钢管已成功应用到几条管线中，其中包括Alberta省北部永久冻土地区管线，2002年TCPL在加拿大建成了一条管径1219mm、壁厚14.3mm的X100钢级的1公里试验段，同年，新版CSZ245-1-2002首次将Grade690（X100）列入加拿大国家标准。

X80管线钢的研究现状摘要：采用高强度管线钢，长距离高压大输量输送富气，可以节约钢材，大幅度减少管线工程的投入，增加管线的运行效益，提前回收投资。

为了确保输送管线建设的经济性、运行的安全性和可靠性，X8高性能管线钢在管线建设上的应用将越来越普遍。

本文介绍近年来出现的X80管线钢的研究与应用，包括该钢种的化学成分、组织特点、生产工艺、焊接中出现的问题等内容。

关键字：X80管线钢控轧控冷工艺焊接应用目前我国经济发展迅速，对石油天然气的需求日益旺盛。

大直径管道作为石油天然气安全经济有效的输送途径之一，随着西气东送等大建设项目相继投入，国家已将其放在了优先发展的位置。

为了降低管线建设和运营成本，提高管线安全性和可靠性，高压大口径管线用钢不仅要具有更高强度还要具有更高韧性[1,2]，所以建设高压长距离输送管线是解决长时期、大规模运输天然气的主要措施，并且我国今后将在国外寻找油资源通过海运或管道输送至国内。

目前我国石油天然气管道中应用最广的是X65和X7O针状铁素体管线钢[l,3],因此，国内钢铁企业为了占据市场有利位置，纷纷投入巨资进行高等级管线钢的开发与生产。

1、X80管线钢的化学成分特点X80管线钢典型的碳含量为0．04％～0．08％，有些含碳量达到 0．02％的超低碳水平。

由于近海和极地管线开发的需求，管线钢具有低的碳当量以便在恶劣的环境下无预热焊接，不进行焊后热处理和保证接头的低硬度、避免硫化物应力腐蚀开裂。

C的减少使屈服强度下降，通过其它强化机制的应用予以补偿。

最常用的是以Mn代C。

Mn的加入引起固溶强化，Mn提高强度的同时还提高钢的韧性，降低钢的韧脆转变温度。

由于Mn含量的增加会加速控轧钢板的中心偏析，因此根据板厚和强度的不同要求，钢中Mn的添加范围一般为1．1～2．0％[4]。

管线钢中的微合金元素主要指Nb、V、T i 等强氮化物形成元素。

其作用之一是在控轧过程中阻止奥氏体晶粒长大。

另一作用是在轧制钢板时延迟γ的再结晶。

收稿日期:2007202226基金项目:国家高技术研究发展计划项目(2003AA33G 010);国家自然科学基金资助项目(50271015)・作者简介:衣海龙(1979-),男,辽宁阜新人,东北大学讲师,博士;杜林秀(1962-),男,辽宁本溪人,东北大学教授;王国栋(1942-),男,辽宁大连人,东北大学教授,博士生导师,中国工程院院士;刘相华(1953-),男,黑龙江双鸭山人,东北大学教授,博士生导师・第29卷第2期2008年2月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern University (Natural Science )Vol 129,No.2Feb.2008X80管线钢的组织与性能研究衣海龙,杜林秀,王国栋,刘相华(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳　110004)摘 要:利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜等对X80级别管线钢的组织与性能进行了研究・实验结果表明,通过控轧控冷工艺轧制的16mm 厚的X80管线钢的屈服强度达到670MPa 以上时,其屈强比低于0185,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配・细化的针状铁素体有效地改善了实验钢的强度及韧性・X80管线钢中存在两种典型的析出物,一种以Nb ,Ti (CN )为主,尺寸较大(50～200nm );另一种以NbC 为主,尺寸细小(小于30nm )・这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用・关　键　词:X80管线钢;控轧控冷;针状铁素体;韧脆转变温度;析出物中图分类号:TG 115.21+3 文献标识码:A 文章编号:100523026(2008)022*******Microstructure and Mechanical Properties of Pipeline Steel X 80Y I Hai 2long ,DU L i n 2xi u ,W A N G Guo 2dong ,L IU Xiang 2hua(The State K ey Laboratory of Rolling Technology &Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China.Correspondent :YI Hai 2long ,E 2mail :longhaiyi -2004@ )Abstract :The microstructure and mechanical properties of pipeline steel X80were investigated by means of optical electron microscope ,scanning electron microscope ,transmission electron microscope ,etc.The experimental results showed that the yield strength of pipeline steel X80with 16mm wall thickness can be up to over 670MPa through controlled rolling/cooling ,and the ratio of tensile strength to yield strength and ductile 2brittle transition temperature are lower than 0.85and -60℃,respectively ,thus providing a nice match between strength and toughness.Fine acicular ferrite has good effect on both the strength and toughness of the steel.Two kinds of precipitates were observed in the steel ,where the coarse ones are mainly the Nb and Ti (CN )ranging from 50nm to 200nm ,and the fine ones are mainly NbC less than 30nm.Both the nano 2precipitates play an important role in strengthening and grain refinement of the steel.K ey w ords :pipeline steel X80;controlled rolling/cooling ;acicular ferrite ;ductile 2brittle transition temperature ;precipitate能源结构的调整和能源需求的增加促进了大口径、高压、长距离输送天然气管线的发展・为了降低管线建设和运营成本,提高管线安全性和可靠性,高压大口径管线用钢不仅要具有更高强度,还要具有更高韧性[1-2]・目前,发达国家已广泛使用X70级别管线钢,X80级别管线钢也已开始试应用,并正在研制开发X100/120级别的管线钢;国内也开始生产X70级别管线钢,并加快了对X80管线钢的研究[3-6]・从管线建设的发展趋势来看,X80管线钢在工程上的应用将逐渐增加[7-8]・因此,X80级别的高强度管线钢具有重要的研究价值与应用前景・本文主要结合国内某厂的设备情况,通过实验室的热轧实验,开发出厚度规格为16mm 的X80级别管线钢,对其组织及力学性能进行了研究,并分析了析出物的形貌及成分,为制定现场的轧制生产工艺提供了重要依据・1　实验材料和方法实验钢采用真空感应炉冶炼,并浇铸成100kg 钢锭,其化学成分如表1所示・热轧试样的断面尺寸为100mm ×100mm ・首先,将热轧试样加热到1200℃保温1h 后,利用<450mm 实验轧机,经两阶段控温轧制・第一阶段的轧制温度为1050～1000℃,第二阶段轧制温度为900～800℃;轧制后经加速冷却后得到16mm厚的钢板・表1　X80管线钢的化学成分(质量分数)Table1　Chemical compo sition of pipeline steel X80(mass fraction)%C Si Mn P S Nb+V+Ti Mo Ni Cu0.080.31 1.820.0060.00250.110.280.20.1对钢板取样后在100t电液伺服万能实验机上进行拉伸性能实验・采用矩形试样,标距长度为80mm,标距内宽度为20mm・从实验钢板上沿垂直于轧制的方向上切取冲击试样,经机床加工成10mm×10mm×55mm的夏比V型缺口冲击试样,在20,-20,-30,-40,-60℃温度下,按照G B4159—84和G B/T229—1994的标准规定,在JB2300B机械式半自动冲击实验机上进行冲击试验・应用L EICA-DM IRM多功能光学显微镜和J SM-5500LV扫描电镜观察显微组织,利用H-800透射电镜观察试样组织及析出物・2　实验结果2.1　实验钢的性能表2,表3分别为轧制得到的X80管线钢的力学性能及系列冲击性能・由表2可知,经实验室两阶段控温轧制得到的X80管线钢具有良好的力学性能,R t0.5为678～688MPa,R m为802～903MPa・当实验钢的R t0.5达到600MPa以上时,其具有较高的抗拉强度、良好的断后伸长率及良好的综合力学性能・管线钢的屈强比(屈服强度与抗拉强度之比)是钢管抵抗破裂的重要参数,它体现了材料从屈服到最后断裂过程中的变形能力・根据世界上各石油公司天然气钢管的技术条件,对屈强比的限定值多数在0185以下,实验用16mm厚的X80管线钢达到此规范要求・由表3可知,在-60～20℃温度范围内,虽然X80表2　X80管线钢的力学性能Table2　Mechanical propertie s of pipeline steel X80R t0.5/MPa R m/MPa A80/%屈强比688884250.78679903240.75678802250.84表3　X80管线钢冲击实验结果Table3　Impact te st data of pipeline steel X80实验温度/℃A kV/J(横向)单值平均值20366366372368 -20351376393373 -30384374405388 -40379366347364 -60343309318323管线钢板冲击吸收功随温度的变化有所波动,但是变化幅度相对较小,都在300J以上;由此可知,其韧脆转变温度低于-60℃,实验钢具有良好的低温韧性指标・2.2　显微组织分析图1为X80管线钢的金相组织照片・由图1可知,X80管线钢的金相组织由多边形铁素体和贝氏体组成,由SEM观察可知,铁素体形状都被显著地拉长成为细条状,形状不规则,呈针状铁素体形貌;同时,未发现典型的贝氏体的板条结构,如图2所示・图1　X80管线钢的组织Fig.1　Micro structure of pipeline steel X80图2　X80管线钢的SE M组织形貌Fig.2　SE M image of morphology of pipeline steel X80应用透射电镜进一步观察实验钢的组织,其结果如图3所示・由图中可以看出,其组织呈现明显的针状铁素体形貌,组织中针片结构较为发达・这是由于实验钢中含有的合金元素钼能够使铁素体析出线明显右移,从而抑制先共析铁素体的形成,但对贝氏体转变的推迟较小,所以,过冷奥氏体直接向贝氏体转变・同时,由于钼的存在,碳在412东北大学学报(自然科学版) 第29卷奥氏体中的扩散激活能增加,从而使碳的扩散系数降低;因此,钼在强烈抑制先共析铁素体的析出和长大的同时,促进了高密度位错亚结构的针状铁素体的形成[9]・图3　X80管线钢的TE M 组织形貌Fig.3　TE M image s of morphology of pipeline steel X80(a )—多边形铁素体+针状铁素体;(b )—针状铁素体・由表2和表3可知,组织的细化在提高实验钢强度的同时,也有效地改善了实验钢的韧性・由透射电镜观察可知,实验钢中M/A 岛的数量较少,且尺寸较小・虽然M/A 岛为脆性组成物,对管线钢的韧性可能有不利影响,但均匀细小的M/A 岛有利于改善钢板的韧性・在实验钢中形成的M/A 岛主要是由于钢的成分和工艺的影响・首先,从化学成分上来说,实验钢的含碳量直接影响到岛状物的相对数量,由于本文所用的实验钢碳含量相对较低,因此,一定程度上减少了岛状组织的形成・其次,在热轧过程中,采用较大的冷却速度可以减小岛状物的相对数量及尺寸,有利于改善实验钢的韧性・2.3　析出物的分析由表2,图2和图3可知,实验钢经控制轧制和控制冷却后得到了细小的针状铁素体组织,获得了钢板的细晶强化效果,提高了钢板的强度・对于针状铁素体型的微合金钢来说,除了固溶强化和细晶强化,还有不可忽视的析出强化・为了进一步分析析出物的成分及形貌,对实验钢进行了透射观察及成分测定・图4为利用透射电镜观察到的典型的析出物的形貌及对应的成分分析・由图图4　X80管线钢的TE M 析出物及对应成分Fig.4　TE M image s of precipitate s and their compo sitions in pipeline steel X80(a )—尺寸较大的析出物;(b )—尺寸较小的析出物;(c )—对应的成分分析・512第2期 衣海龙等:X80管线钢的组织与性能研究4可知,X80管线钢中的析出物主要为微合金元素的碳氮化物・在组织中能观察到不同尺寸的碳氮化物,它们主要是在不同阶段不同温度下析出的,在钢中主要有以下两方面作用・1)相对较大的碳氮化物尺寸一般在50～200nm 范围内,它们一般是在冷却过程的较高温度下析出的,其主要作用是钉扎晶界,阻止奥氏体晶粒长大・图4的成分分析表明,这种尺寸较大的碳氮化物主要为Nb ,Ti (CN )・在多种碳氮化物中,TiN 的作用最显著,这是由于TiN 在奥氏体中的溶解度最低,热力学稳定性较高,最不容易粗化[10]・2)相对较小的碳氮化物尺寸一般在30nm 以下,这种碳氮化物主要是在奥氏体向铁素体转变过程中或冷却到单相的铁素体相区时形成的・过饱和的固溶微合金元素在脱溶过程中析出了这种碳氮化物,尽管它们的体积分数很小,却能起到有效的强化作用・图4中析出物的形貌和成分分析表明,这种尺寸细小的碳氮化物主要为NbC ,尺寸大多在10nm 以下,由于实验钢中含有微合金元素钒,因此在成分测定中也检测到钒的碳氮化物・图5为X80管线钢中析出物的分布示意图・由图可知,尺寸细小的析出物的数量较多,它们对提高实验钢的强度起到了重要作用・在现场的生产过程中,综合利用微合金元素的作用,合理控制其析出相的析出过程是管线钢开发的关键・前面对析出物的分析表明,在析出总量相同的条件下,析出物的尺寸越细小,分布越分散,对强度的贡献越大,同时对韧性的损害越小・图5　X80管线钢析出物分布示意图Fig.5　Block diagram of distribution of precipitate sin pipeline steel X803　结 论1)采用控轧控冷工艺轧制16mm 厚的X80管线钢,其中细化的针状铁素体及细小弥散的析出物有效改善了实验钢的强度及韧性・X80管线钢的屈服强度达到670MPa 以上,其屈强比低于0185,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配・2)X80管线钢中大致存在两种典型的析出物・一种以Nb ,Ti (CN )为主,尺寸较大(50～200nm );另一种为以NbC 为主,尺寸细小(小于30nm )・尺寸细小弥散的析出物有效提高了实验钢的强度,并在一定程度上改善了韧性・参考文献:[1]郑磊,傅俊岩・高等级管线钢的发展现状[J 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X80高钢级管线完整性评价方法研究的开题报告题目：X80高钢级管线完整性评价方法研究一、选题背景随着我国工业化进程不断加快，输油、输气管线在国家能源安全中的重要性越来越凸显。

而高强度钢级管线，如X80管线由于其优异的抗压性能和耐腐蚀性能被广泛应用于输油、输气领域。

然而，管道的损坏和泄漏事件仍然时有发生，给环境和人民的生命财产带来了极大的危害。

因此，完整性评价和管理一直被认为是高强度管线安全运行的重要环节。

二、研究意义本课题旨在研究X80高强度管线的完整性评价方法，为其安全运行提供科学的依据。

具体研究意义如下：1. 为提高管线的安全性提供技术支撑。

对管线进行完整性评价，能及时发现管道的损伤，避免管道事故的发生，减少潜在的安全隐患。

2. 为管线运营和维护提供指导。

在管线完整性评价中，除了发现管道损伤，还可以分析其破坏机理和机制，探讨管道的运行寿命，为管线的维护和更新提供依据。

3. 为相关政策法规的制定提供依据。

管道的安全运行是国家能源安全的关键环节。

本课题研究可为相关政策和标准的制定提供依据。

三、研究内容和方法本课题的研究内容主要包括管线完整性评价方法的研究和应用。

其中，管线完整性评价方法的研究包括管道材料分析、管道质量检测、非破坏性检测、新技术应用等方面。

应用包括对X80高强度管线的完整性评价，并对评价结果做出分析。

具体研究方法如下：1. 文献综述。

通过查阅相关文献，了解X80高强度管线的结构、性能、运行状态等基本情况和现状，以及现有的完整性评价方法。

2. 实证研究。

采用非破坏性检测、管道质量检测等方法对管道进行评价，并将评价结果进行分析和比较。

3. 数据分析和模型建立。

对评价数据进行分析，建立管道完整性评价的数学模型，寻求评价指标和评价方法的最优组合，优化评价方案。

四、论文结构本文共包括六个部分：绪论、相关理论介绍、管线完整性评价方法、实证研究、数据分析和模型建立以及总结和展望。

绪论主要介绍选题背景、研究意义和研究内容；相关理论介绍将从X80高强度管线的结构和基本性能、管线完整性评价的基本方法、完整性评价指标的选择等方面进行讨论；管线完整性评价方法部分将从管道材料分析、管道质量检测、非破坏性检测、新技术应用等方面对管道的完整性评价方法进行系统的梳理和介绍；实证研究将对X80高强度管线进行实证评价，将评价方法应用到实际工程中；数据分析和模型建立部分将从管线完整性评价的指标、方法等方面进行数据分析，并建立管线完整性评价的数学模型；总结和展望部分对本次研究进行回顾，并对未来的研究方向和重点进行初步探讨。

《X80管线钢两相区变形的流变应力与组织性能研究》篇一一、引言随着工业的飞速发展，X80管线钢作为一种重要的工程材料，在石油、天然气等管线运输工程中发挥着举足轻重的作用。

其优异的力学性能和良好的可加工性使得X80管线钢在两相区变形过程中具有独特的流变应力特性。

本文旨在研究X80管线钢在两相区变形过程中的流变应力与组织性能的关系，为进一步优化其加工工艺和提升材料性能提供理论依据。

二、研究背景X80管线钢是一种高强度、低合金的钢材，其优良的力学性能和焊接性能使其在油气管道工程中得到了广泛应用。

在两相区变形过程中，X80管线钢的流变应力与组织性能密切相关，因此研究其流变应力特性对于提高材料的加工性能和力学性能具有重要意义。

三、实验方法本研究采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段，结合流变应力测试，对X80管线钢在两相区变形过程中的流变应力与组织性能进行了研究。

具体实验步骤如下：1. 制备X80管线钢试样，并进行热处理，使其处于两相区状态。

2. 对试样进行拉伸试验，记录流变应力数据。

3. 利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜观察试样的微观组织结构。

4. 分析流变应力与组织性能的关系。

四、结果与讨论1. 流变应力特性分析通过拉伸试验，我们得到了X80管线钢在两相区变形过程中的流变应力数据。

结果表明，随着应变的增加，流变应力呈现先上升后下降的趋势。

这是由于在变形初期，位错密度增加，导致流变应力上升；而随着变形的进行，位错逐渐湮灭或重排，流变应力逐渐下降。

此外，流变应力还受到温度和应变速率的影响。

2. 组织性能分析通过金相显微镜、扫描电镜和透射电镜观察，我们发现X80管线钢在两相区变形过程中，组织结构发生了明显变化。

随着应变的增加，钢中的铁素体和珠光体相界变得模糊，同时出现了大量的位错和亚结构。

这些变化对材料的力学性能和加工性能产生了重要影响。

3. 流变应力与组织性能的关系通过对比流变应力数据和组织性能观察结果，我们发现流变应力与组织性能之间存在密切关系。

X80管线钢冶炼工艺研究李战军1刘金刚1郝宁1陈霞1王东柱2孙硕猛2周金明2史志强2（1. 首钢技术研究院，北京 100043；2. 首秦金属材料有限公司，秦皇岛 066326）摘 要 本文研究了采用“铁水脱硫预处理—转炉—LF炉精炼—RH炉精炼—连铸”生产X80管线钢的冶炼工艺，满足批量生产的需求。

采用此工艺生产的X80管线钢成品成分控制水平达到[C]≤0.070%，[P]≤120ppm，[S]≤20ppm；成品氮含量控制平均为37.4ppm，氢含量平均为1.5ppm，气体含量满足钢种冶炼要求。

关键词 X80管线钢冶炼工艺成分控制Study of Smelting Process in X80 Pipeline SteelLi Zhanjun1 Liu Jingang1 Hao Ning1Chen Xia1Wang Dongzhu2 Sun Shuomeng2 Zhou Jinming2 Shi Zhiqiang2(1. Shougang Research Institute of Technical, Beijing, 100043;2. Shouqin Metal Material Company Ltd., Qinhuangdao, 066326)Abstract In this paper, the smelting process of “Hot metal desulphurization pretreatment-Basic oxygen furnace-LF refining-RH refining-continuous casting slab” is studied to produce X80 pipeline steel, meet the needs of X80 pipeline steel mass production. By this process of X80 pipeline steel finished product component control is [C]≤0.070%, [P]≤120ppm, [S]≤20ppm;the content of smelting gas meet the requirements, finished product nitrogen content with an average of37.4ppm, hydrogen content with an average of 1.5ppm.Key words X80 pipeline steel, smelting process, composition control1前言管线钢主要用于天然气和石油输送，随着天然气和石油需求量的不断增加，对输送管线用钢的需求量日益增多，同时为了提高输送效率增加输送工作压力大，要求管线钢具有高强度、高韧性以及良好的可焊接性能。

X80大变形管线钢组织调控与性能的研究大变形管线钢的主要组织是双相组织,它通过低碳或超低碳的多元微合金化设计和特定的控轧控冷技术,在较大的厚度范围内分别获得贝氏体/铁素体(B+F)和贝氏体/马氏体/奥氏体(B+M/A)双相组织。

本试验以X80大变形管线钢的研发为目的,采用Gleeble-3500型热模拟试验机模拟试验钢的热处理过程,借助金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析方法,分析X80大变形管线钢在不同工艺下得到的不同贝氏体体积分数的双相钢组织及性能。

结果表明:不同工艺下的双相钢组织主要为贝氏体和铁素体,由于各工艺参数的综合作用,试验钢中的贝氏体体积分数、硬度、强度、延伸率、加工硬化指数均有所变化;透射分析表明,本试验钢中存在Nb和Ti的析出物,起到了析出强化的作用。

通过对奥氏体化温度、保温温度、保温时间和冷却速度的控制,分析了工艺参数对两种方案下双相钢组织的影响。

结果表明:奥氏体化温度升高,保温温度升高,保温时间减小和冷却速度的增大,都有助于贝氏体的体积分数提高。

较低的奥氏体化温度有利于减小双相钢中的晶粒尺寸。

随着贝氏体体积分数增大,试验钢的强度增大,硬度增大;然而,试验钢的延伸率和加工硬化指数越小,塑性变差。

综合对比两种方案,试验钢在较低的奥氏体化温度(1050oC)下的整体性能优于高的奥氏体化温度(1100oC)下的性能。

X80管线钢问题分析及应用摘要：在长距离输气过程中，采用高压和大流量是提高经济性的重要手段，为此对于输送管线必须提高强度以保证安全性。

在我国二次西气东输中，普遍采用X80管线钢以替代X70等钢种，大幅度降低了成本，提高了经济效益。

文章对X80管线钢在生产过程中发生的问题进行解析，并提出在应用过程中的观点。

关键词：X80;管线钢;分析1 批量投产X80钢板问题解析1.1 在热连轧机组的生产工艺窗口窄，对工艺参数变化敏感二次西气东输需用厚度为18.4 mmX80级螺旋焊管近200万t，厚度为22，26和33 mm的直缝埋弧焊管约50万t。

其中厚度为18.4 mm的X80管线钢由国内性能先进的几套热连轧机组供应。

在试生产阶段X80管线钢成品率出现波动。

经分析发现，X80管线钢的DWTT性能对显微组织状态异常敏感，只有针状铁素体为基体主要组成的才能通过DWTT试验。

要获得这种显微组织对工艺要求很高，需严格控制工艺参数才能得到。

同X70管线钢比较，X80管线钢对轧机性能要求高，工艺窗口很窄，这是两者生产工艺的根本区别。

1.2 单板轧机轧制X80管线钢的工艺难度随钢板厚度增加而增大国内几个拥有比较先进单板轧机和轧后在线冷却设备的轧钢厂在轧制22 mm以下的X80管线钢板方面，都能获得预期显微组织，也具备合乎要求的机械性能。

但当生产更厚的X80管线钢板时出现困难，轧出钢板的DWTT不能达标。

其原因主要在于热坯料热强度高，成品钢板过厚，给精轧过程造成困难，成品钢板中出现了明显的混晶现象，同时轧后在线冷却能力相对于此规格的钢板不足。

对此，最有效的办法是提高轧机能力，并配置强力的在线水冷装备，只有具备这些前提，才能够稳定地生产符合要求的25～33 mm的X80级管线钢板。

1.3 国产X80管线钢由于制管成型被加工硬化而导致管体屈强比超过0.93考虑到材料强度，并保证管线的安全性，最大屈强比一般应小于0.93。

自X80管线钢大规摸投产以来所生产的管线钢板经JCO法或螺旋焊管制成钢管后，在管体上取样做拉伸试验的屈服强度大幅度上升，原来屈强比为0.75～0.90的管线钢板在成管后屈强比上升为0.85～1.0，其中有相当一部分因超过0.93而变成不合格品。

《首秦公司X80管线钢冶炼与轧制工艺研究》篇一一、引言随着国家基础设施建设的不断推进，对于高品质的管线钢需求越来越大。

首秦公司作为国内重要的钢铁企业，致力于开发并优化X80管线钢的生产工艺。

本文将对首秦公司X80管线钢的冶炼与轧制工艺进行深入研究，以期为相关领域的研究提供参考。

二、X80管线钢概述X80管线钢是一种高强度、高韧性的钢管材料，具有优异的抗腐蚀性能和抗大变形能力，广泛应用于油气输送管道。

其成分设计、冶炼和轧制工艺的优化对于提高产品的综合性能至关重要。

三、冶炼工艺研究1. 原料选择与准备：首秦公司选择优质铁矿和废钢作为主要原料，通过配料计算，确保冶炼过程中成分的稳定性和均匀性。

2. 冶炼过程：采用转炉冶炼，通过精确控制冶炼温度、时间和成分，保证钢水的纯净度和均匀性。

此外，采用精炼技术，如真空处理和氩气搅拌，进一步提高钢水的质量。

3. 成分控制：通过调整合金元素的添加量，控制X80管线钢的化学成分，以满足产品的力学性能和耐腐蚀性能要求。

四、轧制工艺研究1. 轧制前处理：钢坯经过加热、除鳞等预处理工序，为轧制做好准备。

2. 轧制工艺：采用多道次轧制，通过控制轧制力、轧制温度和轧制速度，确保钢管的外形尺寸和内部组织达到要求。

3. 热处理：轧制后的钢管需要进行热处理，包括正火、回火等工序，以提高钢管的力学性能和耐腐蚀性能。

五、工艺优化与效果针对X80管线钢的冶炼与轧制工艺，首秦公司进行了多项技术改进和优化，包括优化原料配比、改进冶炼设备、调整轧制参数等。

这些措施有效提高了X80管线钢的产量、质量和生产效率。

同时，通过严格控制冶炼和轧制过程中的成分和组织，提高了产品的力学性能和耐腐蚀性能，满足了市场需求。

六、结论本文对首秦公司X80管线钢的冶炼与轧制工艺进行了深入研究。

通过优化原料选择、冶炼过程控制、成分控制和轧制工艺等措施，提高了X80管线钢的产量、质量和生产效率。

同时，产品的力学性能和耐腐蚀性能得到了显著提高，满足了市场需求。

天津大学博士学位论文X80管线钢焊接工艺及可靠性研究姓名：***申请学位级别：博士专业：材料加工工程指导教师：***20050601盔鲨查羔１兰±：兰堕笙兰表２—７为宝钢研制的Ｘ８０管线钢化学成分Ｔａｂｌｅ２－７ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆＸ８０（ｗｔ％）另外，Ｘ８０钢是高度的“洁净钢”，现代冶金技术的发展已经能够确保杂质元素和气体元素低或超低。

目前国外管线钢的纯净度可达到Ｓ≤５×１０‘４％、Ｐ≤５０×１０４％、Ｎ≤２×１０４％、Ｏ≤１０×１０‘４％、Ｈ≤１×１０‘４％。

２．３Ｘ８０管线钢及其焊接接头的金相组织测试及分析对所研究的Ｘ８０管线钢及其焊接接头（焊接工艺方案：ｓＴＴ半自动焊＋焊条电弧焊）进行了金相组织测试。

由焊缝金属组织图２．１可以看出细长的柱状晶的方向性。

从图２－１还可以看出其组织为：针状铁素体＋粒状贝氏体＋黑色点状珠光体组织＋少量的块状铁素体。

图２—２是熔合线附近的组织。

可以看出熔合区的金相组织主要是粒状贝氏体，（ａ）图２－１焊缝金属组织ＭｉｃｒｏｃｍｃｔｕｒｅｏｆＷｅｌｄＦｉｇ．２－１翌，！兰塑壁垒型垡二立壁坌丝垫生垡堡兰塑型堕塞（ａ）Ｃａ）图２－２熔合线附近组织Ｆｉｇ．２．２ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＦｕｓｉｏｎＺｏｎｅ图２－３细晶区组织Ｆ蟾．２－３ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＦｉｎｅＣｒｙｓｔａｌ（ａ）图２－４母材显微组织Ｆｉｇ．２－４ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＢａｓｅＭｅｔａｌ２０（ｂ）∞（”尽管熔合医较窄，但其晶粒粗大，组织不均匀，对焊接接头强度、塑性都有很大影响，在许多情况下，该区是产生裂纹和局部脆断的发源地。

焊缝与粗晶区可以看到明显的分界处，即熔合线部位，两部分组织对比鲜明。

粗晶区组织如图２－３为分布很不均匀的粗大的板条状马氏体＋粒状贝氏体。

细晶区组织晶粒细小，有大量的针状铁素体＋片状铁素体＋黑色点状珠光体、＋大量的灰黑色粒状贝氏体。

《首秦公司X80管线钢冶炼与轧制工艺研究》篇一一、引言随着国家基础设施建设的不断推进，对于高品质管线钢的需求也日益增加。

作为一家专业从事高品质钢材生产和研究的企业，首秦公司不断在冶炼和轧制工艺上进行研究和创新，成功研发出了具有高性能的X80管线钢。

本文将就首秦公司X80管线钢的冶炼与轧制工艺进行详细的研究和分析。

二、X80管线钢的冶炼工艺1. 原料准备X80管线钢的冶炼原料主要包括铁水、废钢等。

在冶炼前，需要对原料进行严格的检验和准备，确保原料的质量符合要求。

2. 冶炼工艺流程（1）电炉冶炼：在电炉中加入铁水、废钢等原料，通过电弧加热进行熔化。

（2）炉外精炼：熔化后的钢水通过炉外精炼设备进行去气、去夹杂等处理，进一步提高钢水的纯净度。

（3）连铸：将处理后的钢水倒入连铸机中进行连续铸造，得到铸坯。

3. 成分控制X80管线钢的成分控制是冶炼过程中的关键环节。

通过对冶炼过程中各元素的添加和调整，保证钢的化学成分符合要求。

同时，还需要对冶炼过程中的温度、压力等参数进行严格控制，确保冶炼过程的稳定性和产品质量。

三、X80管线钢的轧制工艺1. 轧制前准备铸坯经过检验和清理后，进入轧制前准备阶段。

这个阶段主要包括剥皮、切割、加热等工序，为轧制过程做好充分准备。

2. 轧制工艺流程（1）初轧：将铸坯加热至适当温度后，进行初轧，使钢材达到一定的厚度和宽度。

（2）精轧：经过初轧后，进入精轧阶段。

通过多道次轧制，使钢材达到所需的尺寸精度和表面质量。

（3）卷取：精轧后的钢材经过卷取机卷取成卷，方便后续的包装和运输。

3. 质量控制在轧制过程中，需要对钢材的尺寸精度、表面质量、力学性能等进行严格的质量控制。

通过采用先进的检测设备和工艺，确保产品的质量符合要求。

四、工艺优化及成果展望针对X80管线钢的冶炼与轧制工艺，首秦公司不断进行优化和创新。

通过改进原料选择、冶炼设备、轧制工艺等方面的措施，进一步提高产品的质量和生产效率。

同时，公司还积极引进国内外先进的生产工艺和技术，不断提高自身的研发能力和市场竞争力。

《首秦公司X80管线钢冶炼与轧制工艺研究》篇一一、引言随着国家对基础设施建设的大力投入，管线钢作为重要材料，其质量与性能对工程建设的可靠性及安全性至关重要。

首秦公司作为国内知名的钢铁企业，其X80管线钢产品因其优异的性能在国内外市场上享有良好的声誉。

本文旨在研究首秦公司X80管线钢的冶炼与轧制工艺，探讨其生产过程中的关键技术及影响因素，以期为同类企业的生产提供参考。

二、X80管线钢的冶炼工艺研究1. 原料选择与准备X80管线钢的冶炼首先需要选择合适的原料，包括铁矿石、废钢、合金元素等。

首秦公司严格筛选原料，确保原料的化学成分、物理性能等指标符合要求。

此外，原料的预处理也是保证冶炼质量的关键环节，包括除杂、破碎、筛分等。

2. 冶炼过程X80管线钢的冶炼采用转炉冶炼和精炼工艺。

转炉冶炼过程中，通过控制炉内温度、化学成分等参数，使铁水中的杂质得以去除，同时使主要元素达到预定范围。

精炼工艺则进一步去除有害元素，提高钢水的纯净度。

3. 成分控制X80管线钢的成分控制是保证其性能的关键。

首秦公司通过精确控制冶炼过程中的各种元素含量，如碳、锰、磷、硫等，确保产品满足国家标准及客户需求。

三、X80管线钢的轧制工艺研究1. 轧制前准备轧制前，需要对钢板进行预处理，包括加热、除鳞等。

加热过程中，要控制钢板的温度，使其达到轧制所需的温度范围。

除鳞则是为了去除钢板表面的氧化皮，保证轧制过程的顺利进行。

2. 轧制过程X80管线钢的轧制采用热连轧工艺。

在轧制过程中，要控制好轧制力、轧制速度、轧制温度等参数，以确保钢板达到预定厚度、宽度及形状。

同时，通过多道次轧制，使钢板内部组织均匀，提高其力学性能。

3. 成品处理与检验轧制完成后，需要对钢板进行成品处理及检验。

包括矫直、切割、表面处理等工序，以保证钢板的质量及性能满足国家标准及客户需求。

同时，对钢板进行化学成分、力学性能等检测，确保产品合格。

四、关键技术及影响因素分析1. 关键技术首秦公司在X80管线钢的冶炼与轧制过程中，采用了多项关键技术。

X80管线钢调质处理工艺分析研究发表时间：2018-05-28T15:25:01.153Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第35期作者：董少然1 张学伟2 康春雨1[导读] 通过在热模拟机上模拟X80管线钢热处理工艺，研究了不同加热温度和不同冷却速度对X80管线钢微观组织和性能的影响。

1.中国核电工程有限公司北京 100840；2.中国航天空气动力技术研究院北京 100074摘要：通过在热模拟机上模拟X80管线钢热处理工艺，研究了不同加热温度和不同冷却速度对X80管线钢微观组织和性能的影响。

试验结果表明，X80管线钢在990℃的加热温度和25℃/s的冷却速度下可获得理想的组织结构和良好的强韧匹配，具有较佳的综合组织性能。

关键词：X80管线钢；调质；加热温度；冷却速度；微观组织；力学性能1 X80管线钢的性能要求作为高钢级管线钢管，X80管线钢降低了钢管自重，减少了野外焊接工作量，节约了管线工程建设成本。

但X80 管线钢有着较高力学性能要求。

它在提高屈服强度的同时，应尽量降低卷板的韧脆转变温度、提高冲击韧性。

传统的细晶强化虽可提高强韧性，但其强化效果仍不足以满足要求。

如何通过合适的调质处理工艺，来获得良好综合性能的管材是工艺人员仍致力的课题。

本文主要通过在热模拟实验机上模拟热处理过程，经过高温回火处理，获得各种热处理工艺方案下的组织，通过试验分析，最终确定合理的加热温度和冷却速度等工艺条件。

2实验材料和方法本试验所用材料为X80管线钢，其主要化学成分有：C，0.09；Si，0.2；Mn，1.51；Cr，0，03；Mo，0.16；Ni，0.22；Cu，0.15；Al，0.03；N，0.004；Ti，0.01；V，0.03；Nb，0.06。

用热模拟试验机进行加热温度的和冷却速度的热模拟试验，分别研究加热温度和冷却速度对X80材料组织和性能的影响。

具体热模拟方案为：取12个试样，设置不同加热温度（930、960、990、1020℃）和不同冷却速度（5、15、25℃/s），组合形成12种热处理工艺，保温温度均为60s，进行模拟淬火热处理，随后进行温度为550℃、保温时间为2小时的高温回火。

《X80管线钢两相区变形的流变应力与组织性能研究》篇一一、引言随着全球经济的不断发展和基础设施建设需求的日益增长，X80管线钢因其高强度、优良的耐腐蚀性以及良好的可焊性等特性，被广泛应用于油气输送管道的制造。

然而，在制造和使用过程中，X80管线钢会遭遇各种复杂的力学环境，尤其是在两相区变形过程中的流变应力及其组织性能的研究，对提升其性能和使用寿命具有至关重要的意义。

本文将就X80管线钢两相区变形的流变应力与组织性能展开深入探讨。

二、X80管线钢的流变应力研究流变应力是材料在变形过程中所受到的阻力，它直接关系到材料的加工性能和机械性能。

在两相区变形过程中，X80管线钢的流变应力表现出复杂的特性，主要受温度、应变速率、微观组织等因素的影响。

首先，在温度的影响下，X80管线钢的流变应力呈现非线性变化。

随着温度的升高，原子活动能力增强，位错运动变得容易，流变应力降低。

然而，过高的温度可能导致材料软化，降低其强度和硬度。

其次，应变速率对流变应力的影响也不可忽视。

在应变速率较高时，材料内部位错运动来不及充分进行，导致流变应力增大。

然而，过低的应变速率可能导致材料变形不均匀，影响其整体性能。

此外，微观组织对流变应力的影响主要体现在相的组成、分布以及晶粒大小等方面。

在两相区变形过程中，合理的相组成和分布能够有效地协调变形过程中的应力分布，从而降低流变应力。

同时，晶粒大小的减小可以增强材料的强度和韧性。

三、X80管线钢的组织性能研究组织性能是材料性能的重要体现，它直接关系到材料的力学性能、物理性能和化学性能等。

在两相区变形过程中，X80管线钢的组织性能受到温度、应变速率、微观组织等因素的综合影响。

首先，在适当的温度范围内进行变形，可以促进X80管线钢的组织均匀化，提高其力学性能和耐腐蚀性。

同时，合理的应变速率可以保证材料变形过程的稳定性，避免产生过大的内应力。

其次，微观组织的优化对提高X80管线钢的组织性能具有关键作用。

《首秦公司X80管线钢冶炼与轧制工艺研究》篇一一、引言随着国家基础设施建设的不断推进，对于高品质的管线钢需求日益增长。

首秦公司作为国内知名的钢铁企业，其X80管线钢产品以其优良的力学性能和抗腐蚀性能，在国内外市场上享有良好的声誉。

本文旨在研究首秦公司X80管线钢的冶炼与轧制工艺，分析其生产过程中的关键技术及影响因素，为提高X80管线钢的生产质量和效率提供理论支持。

二、X80管线钢的冶炼工艺研究1. 原料准备X80管线钢的冶炼原料主要包括铁水、废钢等。

在冶炼前，需要对原料进行严格的检测和分类，确保原料的质量符合要求。

此外，还需要根据生产需要，合理搭配各种原料，以获得理想的化学成分和冶炼效果。

2. 冶炼过程X80管线钢的冶炼过程主要包括转炉冶炼、精炼和连铸等步骤。

在转炉冶炼过程中，需要控制好炉温、炉气和炉料的配比，以确保获得合格的钢水成分和温度。

精炼过程中，通过真空处理和合金元素调整等手段，进一步优化钢水的化学成分和纯净度。

连铸过程中，需要控制好浇注速度、结晶器冷却强度等参数，以获得良好的铸坯质量。

3. 成分控制X80管线钢的成分控制是保证其力学性能和抗腐蚀性能的关键。

在冶炼过程中，需要严格控制碳、锰、磷、硫等元素的含量，同时添加适量的合金元素，如铌、钛等，以提高钢的强度和韧性。

三、X80管线钢的轧制工艺研究1. 轧制前准备轧制前，需要对铸坯进行清理、修磨和加热等处理，以消除铸坯表面的缺陷和内部应力，提高轧制过程的稳定性和成品率。

同时，根据产品规格和性能要求，制定合理的轧制工艺流程和参数。

2. 轧制过程X80管线钢的轧制过程主要包括粗轧、精轧和张紧等步骤。

在粗轧过程中，通过调整轧辊的间距和转速，使钢坯得到初步的变形和均匀的厚度。

精轧过程中，通过多次轧制和调整轧制力、轧制速度等参数，使钢板达到所需的厚度和表面质量。

张紧过程中，通过调整钢板张力，保证轧制过程的稳定性和钢板的质量。

3. 性能控制在轧制过程中，需要通过控制轧制力、轧制温度、冷却速度等参数，以及合理的热处理工艺，来保证X80管线钢的力学性能和抗腐蚀性能。

《X80管线钢两相区变形的流变应力与组织性能研究》篇一一、引言X80管线钢作为一种重要的工程材料，在石油、天然气等管道输送工程中得到了广泛应用。

在管线钢的加工和制造过程中，两相区变形是一个关键环节，其流变应力与组织性能的研究对于提高材料性能、优化加工工艺具有重要意义。

本文以X80管线钢为研究对象，对其两相区变形的流变应力与组织性能进行深入研究。

二、研究目的与意义本研究的目的是通过分析X80管线钢在两相区变形过程中的流变应力及其组织性能变化，揭示其变形机制和强化机理，为优化X80管线钢的加工工艺、提高材料性能提供理论依据。

同时，本研究对于推动管线钢的研发与应用，促进我国石油、天然气等能源行业的发展具有重要意义。

三、研究方法与实验设计1. 材料准备：选用X80管线钢为研究对象，制备一定尺寸的试样。

2. 实验方法：采用热模拟实验和金相显微镜、扫描电镜等手段，对X80管线钢在两相区变形过程中的流变应力与组织性能进行观察和分析。

3. 实验设计：将试样分别在不同温度、不同应变速率下进行热模拟实验，记录流变应力数据；同时，对变形后的试样进行金相显微镜和扫描电镜观察，分析其组织性能变化。

四、实验结果与分析1. 流变应力分析：通过热模拟实验，得到了X80管线钢在不同温度、不同应变速率下的流变应力数据。

结果表明，流变应力随着温度的降低和应变速率的增加而增大。

在两相区变形过程中，流变应力的变化与材料的组织性能密切相关。

2. 组织性能分析：金相显微镜和扫描电镜观察结果显示，X80管线钢在两相区变形过程中，随着温度和应变速率的变化，其组织结构发生明显变化。

低温、高应变速率下，材料出现较多的位错、孪晶等亚结构；而高温、低应变速率下，材料则呈现出较为均匀的组织结构。

这些组织结构的变化对材料的性能产生重要影响。

3. 强化机理研究：通过分析流变应力与组织性能的关系，发现X80管线钢在两相区变形过程中，位错密度、晶界强度等因素对流变应力有显著影响。