武鋼深海用管線鋼化學成分及其力學性能

1、隨著世界經濟的高速發(fā)展和能源資源的逐步枯竭，管道建設向極地凍土地帶、海洋等環(huán)境惡劣的地區(qū)發(fā)展。因此，海底管線鋼的開發(fā)具有日趨重要的意義。近年來，世界范圍內已有多條海底管道完成建設。海底管線的使用環(huán)境惡劣，因此其力學性能的要求也較陸地管線更為苛刻，包括低的屈強比、良好的低溫沖擊韌性和止裂性能。南海項目是國內首個天然氣項目，其深海段管線將在1500m的水深處進行鋪設，需要承受15MPa的外壓。本文介紹了武鋼根據(jù)南海項目的技術條件要求對深海用管線鋼的開發(fā)。1、深海用管線鋼的研制目標本次試制以為南海項目供貨為目標，因此，南海項目深海用管線鋼的技術條件即為研制目標。其主要的力學性能要求如表1所示。表1：

2、深海用管線鋼的主要力學性能要求拉伸性能（橫、縱向）沖擊性能-20DWTT SA/%HV10Rt0.5/MPaRm/MPaA50/%Rt0.5/Rm-20KV2/JFA/%450-600535-750240.85120（90）90（80）85（75）240由表1可以看出，深海用管線鋼的力學性能指標非常嚴格，要求高強度、良好的低溫夏比沖擊韌性和止裂韌性，同時要求很低的屈強比。2、深海用管線鋼合金化設計為滿足深海用管線鋼的力學性能要求，采用低C-高Mn-Nb-Ti的合金化設計。為保證深海用管線鋼具有優(yōu)異的焊接性能和良好的低溫韌性，碳含量嚴格控制在0.07%以下，加人較高的錳含量，以達到所要求的強度，

3、降低合金化成本。通過加入適量的Mo、Ni、Cu和Cr，使試制鋼板軋后在一個較寬的冷速范圍內獲得細小、均勻的貝氏體/針狀鐵素體組織。加入較高的Nb含量，以充分發(fā)揮其細晶強化和析出強化的作用。此外，煉鋼過程中，采用鈣處理和潔凈鋼冶煉技術，嚴格控制鋼中的S、P、N、O等夾雜物。具體的化學成分如表2所示。表2：武鋼深海用管線鋼的化學成分（wt，%）CSiMnSP其他CeqPcm0.250.00100.0070Nb、Ti Mo、Ni、Cu、Cr0.3620.1613、控軋控冷工藝深海用管線鋼的試制在鄂鋼4300mm寬厚板產線上完成。采用控制軋制、軋后加速冷卻的控軋控冷工藝生產。為獲得細小、均勻的顯微組織

4、，采用較大的單道次變形量、較高的累積壓下率和冷卻速率。4、顯微組織試制鋼板典型的金相組織如圖1所示。圖1：試制鋼板的典型金相組織a）1/4厚度處；b）心部由圖1可以看出，試制鋼板的晶粒細小，平均晶粒尺寸5m，主要為針狀鐵素體組織，針狀鐵素體的基體上分布有一定量的M/A島。5、試制鋼板的力學性能按照DNV OS F101標準對試制鋼板的力學性能進行了檢驗，主要性能結果如表3所示。表3：試制鋼板的力學性能拉伸性能（橫、縱向）沖擊性能-20 DWTT SA/%HV10Rt0.5/MPaRm/MPaA50/%Rt0.5/Rm-20KV2/JFA/%440-510610-66045-50210-32510090-98190-220橫向系列溫度沖擊和落錘撕裂性能結果分別如圖2和圖3所示。圖2：系列溫度夏比沖擊試驗圖3：系列溫度落錘撕裂試驗由表3可以看出，武鋼所試制鋼板的各項力學性能指標全面滿足南海項目的技術條件要求，其夏比沖擊試驗85%的韌脆轉變溫度低