管線鋼生產(chǎn)技術(shù)、現(xiàn)狀 和發(fā)展趨勢,陳軍利 2007年6月,內(nèi) 容,國內(nèi)管線發(fā)展狀況及未來需求預測 管線鋼發(fā)展歷史 管線鋼分類和技術(shù)要求 管線鋼生產(chǎn)技術(shù) 國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀 管線鋼未來發(fā)展趨勢,國內(nèi)管線發(fā)展狀況及未來需求預測,1.國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 管線鋼主要用于加工制造油氣管線。油氣管網(wǎng)是連接資源區(qū)和市場區(qū)的最便捷、最安全的通道，它的快速建設不僅將緩解我國鐵路運輸?shù)膲毫?，而且有利于保障油氣市場的安全供應，有利于提高我國的能源安全保障程度和能力?同石油一樣，我國也將從境外的俄羅斯、中亞國家進口天然氣，并通過東南沿海港口進口液化天然氣（LNG）。為了把這些天然氣輸送到主要的消費區(qū)域，建設輸送管線是必不可少的。目前“西氣東輸”項目已經(jīng)建成，今后還將建設的主要管線有陜京二期、中俄天然氣管線（東線、西線）、以及中亞或俄羅斯至上海天然氣管線，最終與“西氣東輸”管線形成“兩橫、兩縱”的天然氣干線。,國內(nèi)管線發(fā)展狀況及未來需求預測,2.未來需求預測 目前，原油、天然氣管網(wǎng)已經(jīng)具有相當規(guī)模，成品油輸送管道相對較少，目前僅占全部輸送量的40，將來計劃修建3萬km，管徑在500mm左右，壁厚在10mm以下，以X65為主。未來10年，我國將建設5萬km的油氣管道，平均每年需要鋪設近5000km，每年天然氣管道需要鋼材近400萬t。,國內(nèi)管線鋼發(fā)展狀況及未來需求預測,2.未來需求預測 隨著管道輸送壓力的不斷提高，油氣輸送鋼管也相應迅速向高鋼級方向發(fā)展。在國際發(fā)達國家，20世紀60年代一般采用X52鋼級，70年代普遍采用X60X65鋼級，近年來以X70為主，而國內(nèi)城市管網(wǎng)以X52、X65為主。目前國內(nèi)主干線輸氣管最大壓力為10MPa，最大直徑能夠達到10161219mm，以X65、X70應用為主，X80也有應用，但用量不多。隨著國內(nèi)輸氣管的延長和要求壓力的提高，X70、X80將成為主流管線鋼。,管線鋼的發(fā)展歷史,1. 國外管線鋼的發(fā)展歷史 60年代以前、采用C、Mn、Si 型的普通碳素鋼, 在冶金上側(cè)重于性能, 對化學成分沒有嚴格的規(guī)定。 自20 世紀60 年代開始, 隨著輸油、氣管道輸送壓力和管徑的增大, 開始采用低合金高強鋼(HSLA) , 主要以熱軋及正火狀態(tài)供貨。這類鋼的化學成分: C0.20%, 合金元素3%5%。 隨著管線鋼的進一步發(fā)展, 到20 世紀60 年代末70 年代初, 美國石油組織在API 5LX 和API 5LS 標準中提出了微合金控軋鋼X56、X60、X65 系列。這種鋼突破了傳統(tǒng)鋼的觀念, 碳,管線鋼發(fā)展歷史,含量為0.10%0.14%, 在鋼中加入0.20%的Nb、V、Ti 等合金元素, 并通過控軋工藝使鋼的力學性能得到顯著改善。 到1973 年和1985 年, API 標準又相繼增加了X70 和X80 鋼, 而后又開發(fā)了X100 管線鋼, 碳含量降到0.01%0.05%, 碳當量相應地降到0.37 以下, 開發(fā)出真正現(xiàn)代意義上的多元微合金化控軋控冷管線鋼。 近期又開發(fā)出X120和抗HIC和硫化氫等高鋼級管線鋼。,管線鋼發(fā)展歷史,2.國內(nèi)管線鋼發(fā)展歷史 我國管線鋼的應用和起步較晚, “六五”以前鋪設的油、氣管線大部分采用Q235 和16Mn 鋼。 “六五”期間, 我國開始按照API 標準研制X60、X65 管線鋼,并成功地與進口鋼管一起用于管線鋪設。 20 世紀90 年代初寶鋼、武鋼相繼開發(fā)了X70 管線鋼, 并在澀寧蘭管道工程上應用。 21 世紀初寶鋼、武鋼、鞍鋼等又開發(fā)了高鋼級X80 管線鋼, 并在西氣東輸工程上應用。 目前他們已經(jīng)開發(fā)X100 等更高級管線鋼，而且寶鋼已成功開發(fā)出世界上最高強度的管線鋼，并在今年又與梅鋼聯(lián)合成功軋制了X56抗硫化氫管線鋼。,管線鋼分類及技術(shù)要求,1.管線鋼定義 制造石油、天然氣集輸和長輸管或煤炭、建材漿體輸送管等用的中厚板和帶卷稱為管線用鋼（steelforpipeline）。一般采用中厚板制成厚壁直縫焊管，而板卷用于生產(chǎn)直縫電阻焊管或埋弧螺旋焊管。,管線鋼分類及技術(shù)要求,2.管線鋼分類 按照強度級別可分為X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70、X80、X100、X120等。 按照輸送介質(zhì)可分為成品油、原油、甜性天然氣、酸性天然氣和水煤漿輸送用管線鋼，其中要求最高的為酸性天然氣管線用鋼。,管線鋼分類及技術(shù)要求,3.技術(shù)要求 現(xiàn)代管線鋼屬于低碳或超低碳的微合金化鋼，是高技術(shù)含量和高附加值的產(chǎn)品，管線鋼生產(chǎn)幾乎應用了冶金領(lǐng)域近20多年來的一切工藝技術(shù)新成就。目前管線工程的發(fā)展趨勢是大管徑、高壓富氣輸送、高寒和腐蝕的服役環(huán)境、海底管線的厚壁化。因此現(xiàn)代管線鋼應當具有高強度、低包申格效應、高韌性和抗脆斷、低焊接碳素量和良好焊接性、,管線鋼分類及技術(shù)要求,3.技術(shù)要求 以及抗HIC和抗H2S腐蝕。優(yōu)化的生產(chǎn)策略是提高鋼的潔凈度和組織均勻性，C009、S0005、P001、O0002，并采取微合金化，真空脫氣CaSi、連鑄過程的輕壓下，多階段的熱機械軋制以及多功能間歇加速冷卻等工藝。目前國內(nèi)外管線規(guī)范中沒有管線用鋼材的韌性指標，僅對管材有具體要求：,管線鋼分類及技術(shù)要求,3.技術(shù)要求 （1）最低使用溫度下（5）DWTT85SA； （2）最低使用溫度下（5）夏比沖擊吸收功145J。 當前管線鋼的技術(shù)條件普遍采用美國石油協(xié)會標準APISpec5L，但是國內(nèi)具體工程或具體用戶的訂貨技術(shù)條件往往較API標準嚴格得多。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),1.高鋼級管線鋼典型成分及性能要求 高鋼級管線鋼一般是以低碳錳鋼為基礎(chǔ)，通過添加Nb、Mo、Ti、V等微合金元素進行細晶強化，對于抗硫化氫腐蝕的管線鋼還需添加Cu、Cr、Ni等微合金元素，以提高鋼的耐腐蝕性。由于不同廠家生產(chǎn)管線鋼的冶金原理和工藝設備不盡相同，因此各廠生產(chǎn)的管線鋼的成分也不完全相同。典型的成分和性能要求如下：,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),1.高鋼級管線鋼典型成分及性能要求 典型成分 X65管線鋼典型成分,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),X70管線鋼典型成分,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),X80管線鋼典型成分,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),X100管線鋼典型成分,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),高鋼級管線性能要求,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),2. 管線鋼中各元素的作用和控制 碳 碳是增加鋼的強度的有效元素, 但是它對鋼的韌性、塑性和焊接性有負面影響。同時, 極地管線和海洋管線對低溫韌性、斷裂抗力以及延性和成形性的需要, 要求更低的含碳量, 圖1 表明了不同等級的管線鋼的含碳水平。微合金化和控軋控冷等技術(shù)的發(fā)展, 使管線鋼在含碳量降低的同時保持高的強韌性。目前在綜合考慮管線鋼抗HIC 性能、野外可焊性和晶界脆化時, 最佳碳含量應控制在0.01 %0. 05 %之間。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),圖1 管線鋼含碳量與屈服強度之間的關(guān)系,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),錳 錳不僅有固溶強化作用，可彌補管線鋼因含碳量降低而損失的屈服強度。還能降低鋼的- 的相變溫度,而使晶粒細化 并改變相變后的微觀組織。據(jù)資料介紹，添加1.02.0Mn， - 相變溫度降低50, 可細化鐵素體晶粒并保持多邊形; 當添加1.5%2.0%Mn 時, 可獲得針狀鐵素體組織。但Mn 含量過大會加速控軋鋼板的中心偏析, 從而引起鋼板和鋼管力學性能的各向異性, 錳的這種固溶強化、細晶強化和相變強化對管線鋼屈服強度和抗拉強度的綜合效果如圖2所示。錳在提高強度的同時, 還可以提高鋼的韌性, 降低鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),圖2. 錳含量對管線強度的影響,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),另外, 錳含量對于管線鋼抗HIC 性能也有影響如圖3所示。主要分為三種情況: (1) 含C 0.05 %0.15 %的熱軋管線鋼, 當Mn 為1. 0 %時, HIC 敏感性會突然增加; (2) 對于經(jīng)過淬火和回火的管線鋼, 當Mn 達到1.6 %時, Mn 對鋼的抗HIC 能力沒有明顯影響; (3) 在偏析區(qū), C 低于0. 02 %時, 由于鋼硬度降到低于300 Hv , 此時即使鋼中錳含量超過2.10% , 仍具有良好的抗H IC 能力。 根據(jù)管線鋼鋼板厚度和強度的不同要求, 鋼中錳的添加范圍一般為1.1 %2.0 %。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),圖3.Mn/C對管線鋼韌脆轉(zhuǎn)變溫度的影響,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),硫 硫是管線鋼中影響抗HIC 能力和抗SSC 能力的主要元素。硫含量與裂紋敏感率如圖4 所示。當鋼中S 5010- 6,隨著硫含量的增加, 裂紋敏感率顯著增加;當鋼中S 2010- 6 時, HIC 明顯降低。值得注意的是硫易與錳結(jié)合生成MnS 夾雜物, 當MnS 夾雜變成粒狀夾雜物時, 隨著鋼強度的增加, 單純降低硫含量不能防止HIC。如X65 管線鋼, 當硫含量降到20 10 - 6 時, 其裂紋長度比仍高達30 %以上。硫還影響管線鋼的低溫沖擊韌性, 從圖5可以看出硫含量升高沖擊韌性值急劇下降。因此在降低硫含量的同時必須對硫化物夾雜進行變形處理，才能降低其危害。一般控制硫含量在0.005以下。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),圖4 硫含量對管線鋼裂紋敏感性的影響,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),圖5 -20橫向沖擊韌性與硫含量的關(guān)系,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),磷 磷在鋼中是一種易偏析元素, 偏析區(qū)的淬硬性約是碳的2 倍。除此之外磷還會惡化管線鋼的焊接性能, 顯著降低鋼的低溫沖擊韌性, 提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度, 使鋼管發(fā)生冷脆。對于高質(zhì)量的管線鋼應嚴格控制鋼中的磷含量越低越好。通常采用鐵水預處理去除鱗。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),氫和氮 鋼中氫是導致白點和發(fā)裂的主要原因, 管線鋼中的氫含量越高, HIC 產(chǎn)生的幾率越大, 腐蝕率越高,平均裂紋長度增加越顯著。圖6是氫的質(zhì)量分數(shù)與平均裂紋長度的關(guān)系。經(jīng)真空處理后, 鋼中氫已可穩(wěn)定控制在0.0002 %以下。氮將導致鋼的時效性、降低鋼的冷加工性能并造成焊接熱影響區(qū)脆化，但當鋼中存在釩、鋁、鈦、鈮等元素時與氮形成穩(wěn)定的氮化物，提高鋼的強度。因此應將鋼中的氫和氮含量控制在最低水平。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),圖6 可擴散的氫含量與平均裂紋長度之間的關(guān)系,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),夾雜物的控制 鋼中的夾雜物主要由氧化物夾雜和硫化物夾雜組成，另外含有少量的氮化物夾雜。大多數(shù)情況下，HIC都起源于夾雜物。鋼中的塑性夾雜和脆性夾雜是產(chǎn)生HIC的主要根源。分析表明HIC端口表面有延伸的MnS和Al2O3點鏈狀夾雜，而SSC的形成與HIC的形成密切相關(guān)，因此為了提高鋼的抗SSC和HIC能力，必須盡量減少鋼中的夾雜，精確控制夾雜物的形態(tài)。鈣處理可以很好地控制鋼中夾雜物的形態(tài)，從而改善管線鋼的抗SSC和HIC的能力，但必須保證適當?shù)腃aS和CaAl。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),微合金元素 管線鋼的微合金元素主要是指Nb、V、Ti等強氮化物形成元素，其作用之一是在軋制過程中阻止奧氏體晶粒的長大。在控軋再熱過程中, 未溶微合金碳、氮化物將通過質(zhì)點釘扎晶界的機制而明顯阻止奧氏體晶粒的粗化過程。其中Nb、Ti 抑制晶粒長大的作用較強, V 的作用較弱。另一個作用是在軋制鋼板時延遲的再結(jié)晶。Nb具有顯著的晶粒細化作用和中等的沉淀強化作用，在增加強度的同時還降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。鋼中加Ti可以在焊接峰值溫度下能通過生成穩(wěn)定的氮化物，從而有效控制晶粒長大。V具有較高的沉淀強化和較弱的細化晶粒作用，因而其韌脆轉(zhuǎn)變溫度比含Nb、含Ti的鋼都高，一般在管線鋼成分設計時都不單獨使用V。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),微合金元素 另外，根據(jù)鋼的性能要求，還通常添加Mo、Cu、Ni、Cr等微合金元素對鋼進行微合金化。鉬是擴大相區(qū)、推遲- 相變時先析出鐵素體形成、促進針狀鐵素體形成的主要元素,添加Mo 可以增強Mn 的效果, 對控制相變組織起重要作用, 可通過組織相變強化進一步提高鋼的強度。在鋼中加入適量Cu，可以顯著改善管線鋼抗HIC的能力，隨著銅含量的增加，可以更有效地防止氫原子滲入鋼中，平均裂紋長度明顯減少，當銅含量超過0.2，能在鋼表面形成致密的保護層，HIC會顯著降低，鋼板的平均腐蝕率明顯下降，平均裂紋長度幾乎接近于零。但是，對于耐CO2腐蝕的管線鋼，添加銅會增加腐蝕速度，當鋼中不添加鉻時，添加0.5Cu會使腐蝕速度提高2倍，而添加0.5Cr以后，銅小于0.2時，腐蝕速度基本不受影響，當銅達到0.5時，腐蝕速度明顯加快。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),3. 高鋼級管線鋼的生產(chǎn)工藝流程 冶煉高鋼級管線鋼的關(guān)鍵技術(shù)是使鋼純凈化，以使鋼的硫、磷、夾雜和氣體含量降到最低，將夾雜物全部轉(zhuǎn)化為球狀夾雜，并通過合適的軋制工藝獲得滿足性能要求的金相組織。目前生產(chǎn)高鋼級管線鋼主要采用的工藝路線為： 鐵水預處理 復吹轉(zhuǎn)爐 LF爐 RH（或VD爐）及鈣處理 板坯連鑄 板坯再加熱 控制軋制 控制冷卻 卷取 性能檢驗 入庫,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),但由于各廠的工藝條件和設備狀況不同，因此管線鋼的生產(chǎn)工藝流程也不相同，如： 寶鋼：鐵水脫硫 SRP轉(zhuǎn)爐脫磷 轉(zhuǎn)爐脫碳 RH 板坯連鑄 板坯再加熱 控制軋制 控制冷卻 卷取 性能檢驗 入庫 出廠 武鋼：鐵水預處理 復吹轉(zhuǎn)爐 鋼包吹氬 RH真空處理 LF 板坯連鑄 板坯再加熱 控制軋制 控制冷卻 卷取 性能檢驗 入庫 出廠,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),工藝流程 濟鋼：KR鐵水脫硫 復吹轉(zhuǎn)爐 LF爐 VD處理 板坯連鑄 板坯再加熱 控制軋制 控制冷卻 卷取 性能檢驗 入庫 出廠 太鋼：鐵水脫硫 復吹轉(zhuǎn)爐 LF爐 板坯連鑄 板坯再加熱 控制軋制 控制冷卻 卷取 性能檢驗 入庫 出廠,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4. 生產(chǎn)技術(shù)要點 4.1 鐵水預處理 進行鐵水三脫處理或脫硫處理，減輕轉(zhuǎn)爐負擔，保證入爐鐵水磷含量小于0.02（三脫處理時）、硫含量（一般管線鋼硫含量小于0.005，抗硫化氫腐蝕管線鋼要求硫含量小于0.002）。 扒渣必須徹底、干凈，以防轉(zhuǎn)爐回硫。（加稠渣劑、側(cè)吹氬技術(shù)等措施）,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.2 轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)要點 廢鋼采用自產(chǎn)廢鋼或低硫廢鋼； 輔料含硫量應較低，防止輔料引起回硫； 造渣采用雙渣操作或雙聯(lián)工藝，以保證轉(zhuǎn)爐鋼水終點磷含量在0.015以下或0.005以下； 造高堿度渣，一般堿度應大于3.5，提高脫磷效率；,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.2 轉(zhuǎn)爐冶煉操作要點 冶煉高鋼級管線鋼時，最好停止濺渣操作； 底吹采用氮氬切換技術(shù)或全程吹氬，并在后期進行強攪拌和后攪拌； 出鋼口應圓整； 出鋼進行擋渣操作，嚴格控制出鋼下渣（寶鋼采用擋渣錐、擋渣帽進行出鋼擋渣，出鋼后包內(nèi)渣后均小于100mm,平均為70mm）；,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.2 轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)要點 出鋼時采用“留氧”操作，以防出鋼過程增氮； 出鋼時對鋼水進行改性處理（寶鋼在出鋼前向包內(nèi)加1000Kg石灰，出完鋼后在渣面加強脫氧劑200300Kg，以降低爐渣的熔點及渣中氧化鐵含量，提高流動性及吸附夾雜物的能力 ）； 出鋼時鋼包底吹采用弱攪拌；,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.3 LF爐冶煉技術(shù)要點 控制好精煉渣的特性，形成發(fā)泡良好的精煉渣，保證埋弧加熱； 在LF爐處理過程中可加入適量的埋弧渣，以提高精煉渣的發(fā)泡能力； 處理過程采用弱攪拌，以防攪拌強度過大，使鋼水增氮； 保證渣中適當?shù)腟iO2含量和鋼中Alt含量，減少Al、Ti的燒損；,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.3 LF爐冶煉技術(shù)要點 對鋼水成分進行微調(diào)，以精確控制鋼水成分和溫度，將C、Si、Mn、Cr、Mo、V等元素波動控制在0.03以內(nèi)，溫度波動控制在5以內(nèi)，從而把鋼的性能波動降到最低； 進行鈣處理，對鋼中夾雜物進行變形處理并控制合適的CaAl和CaS比，要求CaAl0.2,Ca/S控制在25之間；,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.3 LF爐冶煉技術(shù)要點 鈣處理后，保證凈吹時間5min，以使鋼中夾雜充分上浮，攪拌強度的控制以鋼包液面微微波動，不裸露鋼水為宜； 為RH提供合適的鋼水溫度，保證RH處理過程的溫降，嚴禁RH升溫作業(yè)；,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.4 RH真空處理技術(shù)要點 對于管線鋼，RH的主要任務是脫氣（N、H）和去夾雜及合金微調(diào)； 脫氮：當真空度大于0.4KPa時，真空處理基本無脫氮能力，有時鋼中N含量反而會增加；當真空度小于0.4KPa時，采具有一定的脫氮能力，且真空度越高，脫氮效果越好，脫氮效率可達1540，但與初始氮含量和脫氣時間有關(guān)，一般要求脫氣時間大于8min;,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.4 RH真空處理技術(shù)要點 脫氫：當真空度小于0.2KPa時，脫氣時間大于8min，即可將鋼中的氫脫至2ppm以下（寶鋼循環(huán)時間為2030min,純脫氣時間大于10min）； 去夾雜：研究結(jié)果表明，RH處理過程中夾雜物的去除主要發(fā)生在前12min，RH處理12min即可將絕大部分的夾雜物去除，且在28min夾雜物的去除速度最快，且夾雜物的去除效果具有最佳的提升氣量和真空度；寶鋼目前的提升氣量為20Lmin。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.5 連鑄工藝技術(shù)要點 采用下渣檢測技術(shù)，減少大包向中間包的下渣量，從而影響鑄坯質(zhì)量； 連鑄中間包鋼水過熱度以1525為宜，有利于獲得等軸晶板坯組織，從而減少宏觀中心偏析； 采用直弧形結(jié)晶器、低拉速、二冷水動態(tài)控制技術(shù)，有利于鋼水中夾雜物充分上浮，減少鑄坯內(nèi)部缺陷；,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.5 連鑄工藝技術(shù)要點 全過程保護澆鑄是生產(chǎn)管線鋼必不可少的條件，可降低澆鑄過程中增氮； 采用電磁攪拌、輕壓下等現(xiàn)代技術(shù)，減少鑄坯內(nèi)部偏析； 選擇合適的結(jié)晶器保護渣，改善結(jié)晶器傳熱條件及結(jié)晶器與坯殼間的潤滑，減輕鑄坯表面裂紋產(chǎn)生；,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.5 連鑄工藝技術(shù)要點 采用低碳或無碳中間包覆蓋劑、結(jié)晶器保護渣，減少澆鑄過程增碳； 采用液面自動控制和電磁制動技術(shù)，減少液面波動造成的鑄坯表面缺陷；,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.6 軋制工藝技術(shù)要點 生產(chǎn)管線鋼采用的軋制工藝 目前在國內(nèi)管線鋼的生產(chǎn)工藝主要有：常規(guī)半連續(xù)熱連軋、CSP連鑄連軋、中厚板機組、爐卷機組。 1）半連續(xù)軋機： 包括1機架爐卷軋機及5機架精軋機。在半連續(xù)軋機上，鋼帶在精軋道次所經(jīng)歷的熱軋從鋼帶的一端到另一端實質(zhì)上是恒定的。在精軋機上道次間的時間通常少于3s。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.6 軋制工藝技術(shù)要點 2）CSP連鑄連軋： 在CSP生產(chǎn)線上對含有鈮、釩、鈦復合微合金化的低碳錳鋼，采用合適的控軋控冷和卷取工藝，可以保證鋼的力學性能和顯微組織符合現(xiàn)代X60管線鋼的技術(shù)要求，符合現(xiàn)代管線鋼發(fā)展趨勢。我國CSP連鑄連軋生產(chǎn)線目前已開發(fā)到了X60管線鋼，而美國及國外其它CSP生產(chǎn)廠已經(jīng)開發(fā)和生產(chǎn)了高牌號管線鋼X60、X65乃至X70。 其工藝特點是連鑄薄板坯存在中心偏析，消除連鑄薄板坯中心偏析是進一步提高管線鋼質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)問題。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.6 軋制工藝技術(shù)要點 3）中厚板機組： 主要生產(chǎn)寬厚板，用于直縫埋弧焊管的生產(chǎn)，直縫埋弧焊管質(zhì)量可靠，廣泛應用于油氣高壓輸送主干線上。 4）爐卷軋機： 爐卷軋機包括一架往復式粗軋機及一架4輥往復精軋機。在精軋機兩邊的輸送線上安裝了兩臺熱卷軋機。輸出輥道通常包括一套層流冷卻系統(tǒng)和一個卷取站。在爐卷軋機上，鋼帶整個長度上的熱機械歷史顯著變化，尤其是在微合金化鋼生產(chǎn)中，將強烈影響精軋機上產(chǎn)生的再結(jié)晶程度、晶粒長大及析出，并且導致整個帶鋼長度上最終顯微組織和性能的劇烈變化。其工藝特點是投資成本相對低。,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.6 軋制工藝技術(shù)要點 鋼坯再熱時，嚴格控制加熱溫度，既保證合金元素充分固溶，又要防止奧氏體晶粒粗化； 粗軋階段，保證在奧氏體再結(jié)晶溫度以上進行多道次大變形量軋制，可以使奧氏體晶粒充分破碎；,高鋼級管線鋼生產(chǎn)技術(shù),4.6 軋制工藝技術(shù)要點 精軋階段控制總的壓下率和終軋溫度，以獲得良好的性能。 采用軋后強制加速冷卻工藝，使變形奧氏體發(fā)生針狀鐵素體轉(zhuǎn)變，此時變形 的晶界和滑移帶為針狀 形成提供了大量形核位置，使針狀 晶粒細化，強韌性提高。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,隨著國內(nèi)冶金技術(shù)裝備水平的提高，我國能生產(chǎn)管線鋼板卷的企業(yè)逐漸增多，但是能夠生產(chǎn)X70及以上級別的鋼廠僅有寶鋼、武鋼、鞍鋼、舞鋼、南鋼、太鋼等。另外，寶鋼與武鋼、南鋼、鞍鋼和舞陽鋼鐵公司也已試制了X80熱軋鋼板，并在巨龍鋼管公司試制了直縫埋弧焊管(JCOE)。近兩年來，南鋼加大了對管線鋼的研究開發(fā)，X100級別的鋼板正在研制中，鞍鋼X100級別的鋼板已通過有關(guān)單位的驗收。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,1）近幾年我國國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)產(chǎn)量情況，見表1。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,2）目前國內(nèi)主要管線鋼生產(chǎn)企業(yè)基本情況 寶鋼：管線鋼是寶鋼主要代表品種之一，近年寶鋼管線鋼開發(fā)生產(chǎn)發(fā)展很快，無論是數(shù)量還是品種質(zhì)量在國內(nèi)市場都占絕對優(yōu)勢。寶鋼經(jīng)過十多年管線鋼的開發(fā)和生產(chǎn)，已較好地掌握了高強度高韌性管線鋼板卷的微合金化成分設計、冶金工藝控制、生產(chǎn)質(zhì)量保證等關(guān)鍵技術(shù)。通過不斷的優(yōu)化、調(diào)整，已逐漸形成寶鋼X52、X65、X70系列管線鋼的成分、工藝體系和生產(chǎn)質(zhì)量控制技術(shù)，實現(xiàn)了產(chǎn)品的更新?lián)Q代。產(chǎn)品滿足了國內(nèi)外市場需求，質(zhì)量穩(wěn)定，先后在我國西氣東輸工程、印度輸油管線、土耳其輸氣管線等一系列國內(nèi)外重大長輸管線工程中得到成功的應用。2006年12月12日寶鋼成功試制了X120管線鋼，成為世界上第四家生產(chǎn)過世界最高強度的管線鋼。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,2）目前國內(nèi)主要管線鋼生產(chǎn)企業(yè)基本情況 武鋼：是國內(nèi)第二大管線鋼生產(chǎn)企業(yè)。近幾年，武鋼將管線鋼作為企業(yè)的重點發(fā)展品種，其在國內(nèi)的市場份額提高很快。1997年武鋼管線鋼的產(chǎn)量僅為2800t，市場占有率只有1，但1999年武鋼生產(chǎn)的管線鋼就上升到了63萬t，僅在西部市場上就取得了11條管線工程的供貨權(quán)，在國內(nèi)市場占有率提高到了23左右。武鋼在管線鋼品種質(zhì)量上也取得了很大的進展。武鋼生產(chǎn)的高韌性管線鋼已達到德國、日本主要鋼廠的同類鋼材的實物水平。2000年武鋼管線鋼開發(fā)生產(chǎn)量達16萬多噸。在澀寧蘭管線、北京永清管線、伊朗管線、伊拉克管線及大慶石油油井套管等多項大工程中中標。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,2）目前國內(nèi)主要管線鋼生產(chǎn)企業(yè)基本情況 武鋼：是國內(nèi)第二大管線鋼生產(chǎn)企業(yè)。近幾年，武鋼將管線鋼作為企業(yè)的重點發(fā)展品種，其在國內(nèi)的市場份額提高很快。1997年武鋼管線鋼的產(chǎn)量僅為2800t，市場占有率只有1，但1999年武鋼生產(chǎn)的管線鋼就上升到了63萬t，僅在西部市場上就取得了11條管線工程的供貨權(quán)，在國內(nèi)市場占有率提高到了23左右。武鋼在管線鋼品種質(zhì)量上也取得了很大的進展。武鋼生產(chǎn)的高韌性管線鋼已達到德國、日本主要鋼廠的同類鋼材的實物水平。2000年武鋼管線鋼開發(fā)生產(chǎn)量達16萬多噸。在澀寧蘭管線、北京永清管線、伊朗管線、伊拉克管線及大慶石油油井套管等多項大工程中中標。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,2）目前國內(nèi)主要管線鋼生產(chǎn)企業(yè)基本情況 武鋼：同時，厚板X65H和高性能管線鋼X70的試制也取得成功，用戶試用后表明，其性能指標完全滿足了澀寧蘭管線、大慶油井注水管線工程技術(shù)要求。2004年武鋼管線鋼的研制開發(fā)取得重大突破，順利實現(xiàn)了175mm厚X70高性能管線鋼大批量穩(wěn)定供貨。連續(xù)承接了蘇丹管線、中哈管線、陜京管線、沿江管線、雙蘭管線、冀寧管線等10余條管線的供貨權(quán)，全年合同量達70余萬t，居國內(nèi)首位。隨后又積極開展153mm和175mm高強度、高韌性的X80熱軋厚板卷的研試工作，并順利通過中國石油天然氣集團公司鑒定。鑒定委員會專家認為，武鋼開發(fā)的X80管線鋼153mm厚熱軋卷板可完全滿足X80螺旋焊管制管的要求，已具有批量生產(chǎn)穩(wěn)定性，能按要求實現(xiàn)批量生產(chǎn)與供貨。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,2）目前國內(nèi)主要管線鋼生產(chǎn)企業(yè)基本情況 鞍鋼：2002年11月，ASP線已為長呼輸氣管道工程提供了4000多噸X52級管線鋼，目前已開發(fā)生產(chǎn)出X70、X80高等級管線鋼板、卷，并可工業(yè)化生產(chǎn)。7月7日，在我國新建“川氣出川”大型天然氣管道試驗段鋪設工程中，鞍鋼獨攬32萬t極限規(guī)格X70螺旋焊接用管線鋼卷板供貨權(quán)。同時，鞍鋼還承攬下195萬tX70直縫焊接管線鋼的生產(chǎn)合同。“川氣出川”天然氣管道工程是我國“十一五”重要輸氣工程，工程鋪設管道全長1937km。目前在國內(nèi)能夠生產(chǎn)304mm厚X70寬厚板并供貨的廠家只有鞍鋼一家。2006年7月13日，鞍鋼生產(chǎn)的X100管線鋼寬厚板及用它卷制的直縫焊鋼管順利通過了國內(nèi)權(quán)威科研機構(gòu)中石油管材研究所試驗評價。 X100管線鋼研制開發(fā)成功，使鞍鋼管線鋼鋼級形成了X60、X65、X70、X80和X100的系列化，為角逐國內(nèi)外高端管線鋼市場增添了一件“利器”。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,2）目前國內(nèi)主要管線鋼生產(chǎn)企業(yè)基本情況 本鋼： 本鋼石油管線鋼的開發(fā)研制始于80年代末，是國內(nèi)較早開發(fā)石油管線用鋼的鋼鐵企業(yè)。歷時十幾年的發(fā)展，本鋼先后研制開發(fā)了符合石油、天然氣輸送管線用的A、B、X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70管線鋼，形成了石油、天然氣輸送管線用鋼的系列化。2006年下半年X80管線鋼通過國家鑒定驗收。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,2）目前國內(nèi)主要管線鋼生產(chǎn)企業(yè)基本情況 邯鋼：2000年就在CSP機組上開發(fā)出了厚度為79mm的X52、X60管線鋼，并投入了批量生產(chǎn)。 馬鋼：于2006年1月到2007年12月，將在CSP生產(chǎn)線開發(fā)并商業(yè)化生產(chǎn)鈮微合金化X52X56管線鋼（由于受到取樣剪的剪切能力限制，馬鋼CSP管線鋼生產(chǎn)最大厚度只能生產(chǎn)到X56級的商用厚度）；馬鋼新區(qū)傳統(tǒng)熱軋生產(chǎn)線研發(fā)鈮微合金化X70X80管線鋼。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,2）目前國內(nèi)主要管線鋼生產(chǎn)企業(yè)基本情況 南鋼：于2005年10日28日，在中厚板卷廠成功軋制出厚度87mmX60管線鋼、95mm鋼卷，目前X70管線鋼也已經(jīng)開始工業(yè)化生產(chǎn)，X80已經(jīng)開發(fā)出來，但生產(chǎn)量不是太多，最大厚度為40mm，最大寬度為3300mm。X100已經(jīng)列入科研課題，正準備開發(fā)。 濟鋼：中板廠和中厚板廠于2006年5月份生產(chǎn)了近500tX52級管線鋼板，經(jīng)檢驗，鋼板的表面質(zhì)量、外形尺寸、內(nèi)部質(zhì)量、組織性能全部滿足了用戶需求，為下一步開發(fā)更高級別的管線鋼奠定了堅實的基礎(chǔ)。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,2）目前國內(nèi)主要管線鋼生產(chǎn)企業(yè)基本情況 太鋼：目前太鋼已具備生產(chǎn)X56、X60、X65高等級管線鋼的生產(chǎn)工藝條件，并于2001年9月29日生產(chǎn)的第一批L360管線鋼發(fā)到寶雞。經(jīng)滄淄輸氣項目部監(jiān)理及寶雞鋼管廠首檢，母材及管材的機械性能等各項指標全部合格。在“滄州一淄博”輸氣管道工程中，太鋼中標L360管線鋼7300余噸，由寶雞鋼管廠制管。2007年1月9日，太鋼熱連軋廠2250新系統(tǒng)成功試制了X80高牌號高強度管線鋼。,國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀,2）目前國內(nèi)主要管線鋼生產(chǎn)企業(yè)基本情況 安鋼：在2006年1月到2007年12月，和鋼鐵研究總院合作，在其爐卷軋機上開發(fā)生產(chǎn)X70、X80高等級管線鋼板、卷，目前正處于實驗階段。 攀鋼：目前已能批量生產(chǎn)從B級到X65級6個大品種的管線鋼。,管線鋼未來發(fā)展趨勢,管線鋼未來發(fā)展趨勢是高純凈，高強度、高韌性，可焊接性強和高抗腐蝕性方向發(fā)展。 高純凈度 高純凈是指鋼中W（S+P+O+H+N）等雜質(zhì)將降低到50ppm以下，目前寶鋼可使上述雜質(zhì)平均水平為82ppm。,管線鋼未來發(fā)展趨勢,2. 高強度和高韌性 為滿足國際管道工程向大口徑高壓輸送及采用高鋼級管材發(fā)展趨勢，要求管線鋼具有更高的強度和韌性，因此高強度、高韌性將成為管線鋼今后的發(fā)展趨勢。國內(nèi)對管線用鋼的需求以X70級為主，新線目標定位在X80級熱軋寬鋼帶和X100級寬厚板的生產(chǎn)，以適應目前10MPa和近期14MPa以上輸送壓力的設計。未來管線鋼將發(fā)展到X120、X130級、甚至更高。為獲得高強度的管線鋼板坯組織將由鐵素體和少量珠光體向針狀鐵素體和超低碳貝氏體方向轉(zhuǎn)變，同時為滿足高韌性的要求，晶粒尺寸向超結(jié)晶粒方向發(fā)展，晶粒尺寸可達到10微米以下。,管線鋼未來發(fā)展趨勢,3. 可焊接性強 焊接性是管線鋼的最重要特性之一，管線鋼焊接性能的好壞將直接影響到管線鋼的使用性能，為提高管線鋼的焊接性能需控制合適的碳當量并加入適量的Ti，目前國外管線鋼的碳當量控制在0.40.48，用于高寒地區(qū)則要求在0.43以下，且由碳當量和碳含量降低的趨勢。,管線鋼未來發(fā)展趨勢,4. 高抗腐蝕性 今后輸送的天然氣不再是經(jīng)脫水、脫H2S處理的“甜氣”（PH2S300Pa），而將是未經(jīng)處理的“富氣”（PH2S300Pa），為此必須提高管線用鋼的抗氫致開裂和抗H2S應力腐蝕的性能。目前國內(nèi)能生產(chǎn)該種管線鋼的企業(yè)只有寶鋼一家，且國外能生產(chǎn)的企業(yè)也只有幾家，因此高抗腐蝕性管線鋼將時未來研究和發(fā)展的主要方向。,謝 謝,