國(guó)內(nèi)高級(jí)管線鋼熱煨彎管技術(shù)探討.doc

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1、國(guó)內(nèi)高級(jí)管線鋼熱煨彎管技術(shù)探討［摘要］介紹了國(guó)內(nèi)X70、X80和X100級(jí)高級(jí)管線鋼和熱煨彎管的技術(shù)發(fā)展，對(duì)比分析了這些X70、X80、X100高級(jí)管線鋼熱煨彎管生產(chǎn)工藝的不同點(diǎn)，總結(jié)出了高鋼級(jí)彎管應(yīng)采用的工藝及參數(shù)和思路。對(duì)進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)油氣管道建設(shè)用高級(jí)管線鋼熱煨彎管應(yīng)用、生產(chǎn)和使用技術(shù)的提高具有較好的借鑒指導(dǎo)作用。［關(guān)鍵詞］高級(jí)管線鋼；熱煨彎管；生產(chǎn)工藝中圖分類號(hào):TG162.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào):1009-914X(2013)36-0353-01引言國(guó)內(nèi)2000年以前對(duì)X70以上高鋼級(jí)的管線研究較少，隨著這幾年西氣

2、東輸一線、二線、三線、四線等的建設(shè)，也促使著國(guó)內(nèi)油氣管道行業(yè)對(duì)?高鋼鋼管進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究和探索性研究，現(xiàn)在X70、X80等常用高鋼級(jí)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，產(chǎn)品已經(jīng)走向了國(guó)際。對(duì)X100、X120等高鋼級(jí)也進(jìn)行了積極的探索和試生產(chǎn)，儲(chǔ)備了一些先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，縮小了與國(guó)際技術(shù)的差距。作為長(zhǎng)輸管道建設(shè)必不可少的焊接結(jié)構(gòu)件之一的彎管，由于結(jié)構(gòu)獨(dú)特，受力較干線鋼管復(fù)雜得多，成為管道系統(tǒng)中的一個(gè)易損部件，近幾年國(guó)內(nèi)也進(jìn)行了大量研究，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷。1國(guó)內(nèi)高鋼級(jí)管線鋼和熱煨彎管的研發(fā)情況1.1國(guó)內(nèi)高鋼級(jí)管線鋼的研發(fā)情況我國(guó)管線鋼的研究

3、起步較晚，國(guó)內(nèi)僅有10多年生產(chǎn)符合APT5L標(biāo)準(zhǔn)的管線工程設(shè)計(jì)要求的歷史，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的X60-X70級(jí)管線鋼已在國(guó)際市場(chǎng)上占有一定的市場(chǎng)，已投入生產(chǎn)的X80級(jí)管線鋼質(zhì)量也達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，X100.X120級(jí)管線鋼已經(jīng)研制出來(lái)。這兒年，國(guó)內(nèi)許多大型鋼鐵廠和技術(shù)研究機(jī)構(gòu)加大了對(duì)高級(jí)別管線鋼的研究開(kāi)發(fā)，目前已具備大量生產(chǎn)X70、X80、X100等級(jí)別管線鋼的生產(chǎn)能力，縮短了與美國(guó)、口本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的的技術(shù)差距。首鋼、武鋼、萊鋼、寶鋼、西安管材所等科研部門于2005年正開(kāi)展X120級(jí)管線鋼研究，目前首鋼和寶鋼等多家公司已能研

4、制成功。高級(jí)級(jí)的管材對(duì)化學(xué)成分要求越來(lái)越嚴(yán)格，性能要求更高（如表1）。1.2國(guó)內(nèi)高鋼級(jí)熱煨彎管的研發(fā)情況2000年前，國(guó)內(nèi)僅能生產(chǎn)X60級(jí)以下的彎管，高鋼級(jí)的彎管的研制處于空白。隨著西氣東輸一期工程干線管選用X70低碳微合金控軋鋼，國(guó)外彎管昂貴的價(jià)格和國(guó)內(nèi)緊迫的生產(chǎn)工期迫使國(guó)內(nèi)管道行業(yè)開(kāi)始著手研究X70感應(yīng)加熱彎管。西氣東輸二期工程干線管選用X80級(jí)鋼管，管道界開(kāi)始大量研究X80感應(yīng)加熱彎管工藝研究。X100級(jí)高鋼級(jí)管線目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有應(yīng)用，有望在西氣東輸西三線、西四線大量應(yīng)用，熱煨彎管工藝處也進(jìn)行了模擬研究。2感應(yīng)熱煨彎管工藝

5、為了制作達(dá)到母管強(qiáng)度的彎管，感應(yīng)熱煨彎制技術(shù)通常得到應(yīng)用，這是因?yàn)殡S后的冷卻過(guò)程可以和感應(yīng)加熱及彎制過(guò)程結(jié)合。其制作工藝方案一般可歸納為淬火免回火和淬火（高溫加熱與快速水冷）+回火兩種類型,其中淬火乂分為整體淬火與局部淬火（只是彎曲部分淬火）兩種類型。2.1普通級(jí)彎管的制作工藝淬火免I口I火工藝由于不需要對(duì)彎管進(jìn)行整體熱處理，工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，是一種有效降低熱煨彎管生產(chǎn)成本的工藝方法。X52鋼級(jí)以下彎管所采用的方法是局部淬火工藝，也就是說(shuō)只對(duì)彎制部位進(jìn)行局部淬火，然后自然冷卻，不再進(jìn)行I口I火處理。該工藝在熱彎管的彎曲部份和直

6、管段之間存在著一個(gè)加熱溫度過(guò)渡區(qū)，會(huì)影響此區(qū)域管材的力學(xué)性能。在二次加熱過(guò)程中，強(qiáng)韌性和材料組織等力學(xué)性能都將發(fā)生一些變化，并旦和母管存在差異。采用免回火工藝時(shí)，彎管用母管與管線的干線管成分和主要力學(xué)性能基本相同，根據(jù)管道要求情況，應(yīng)適當(dāng)提高母管的屈服強(qiáng)度。2.2X70級(jí)彎管的制作工藝X70級(jí)鋼彎管工藝采用是局部淬火和回火。也就是說(shuō)淬火應(yīng)用于彎制部位，并且整個(gè)管子包括直管段都進(jìn)行回火（圖IQ-Ttype）。具體工藝為加熱溫度為900?1050°C,最佳加熱溫度為950?1020°C,冷卻方式宜采用單面強(qiáng)制水冷，冷卻速度20?4

7、0°C/s,回火溫度為450?600C,最佳I口I火溫度為530?550°C。在最佳狀態(tài)下，彎管的強(qiáng)度、晶粒度和韌性等都有較高的指標(biāo)（如表2）。2.3X80級(jí)彎管的制作工藝X80級(jí)鋼彎管工藝采用是整體淬火和回火。也就是說(shuō)淬火應(yīng)用于整個(gè)管子包括直管段，并且整體回火（圖lQ-TtypeFullLength）o具體工藝為加熱溫度為960?1150C,最佳加熱溫度為990?1050E,冷卻方式宜采用單面強(qiáng)制水冷，回火溫度為550?650°C,最佳回火溫度為580?630C。以上參數(shù)可以作為該鋼級(jí)彎管試生產(chǎn)的模擬工藝的參數(shù)。該鋼級(jí)彎管的

8、母管要求采用專用鋼管，微量元素經(jīng)過(guò)調(diào)整，適當(dāng)增加碳當(dāng)量保證彎管用鋼的強(qiáng)度，實(shí)際彎管用鋼成分設(shè)計(jì)時(shí)，CE（IIW）應(yīng)大于0.41。2.2X100級(jí)彎管的制作工藝X100級(jí)鋼彎管工藝采用是整體淬火和回火，和X80級(jí)鋼彎管采用相同的制作工藝。隨著材料性能的變化，其加熱溫度和I口I火