隨著油氣管線應變設計方法的應用,大變形管線鋼的開發及其配套技術日益受到關注。由于大變形管線鋼比普通管線鋼具有更高的應變極限,因此在長輸油氣管道經過的特殊地段,如地震斷裂帶、礦山沉降區等,采用大變形管線鋼管可更好地保證管線的安全。熱煨彎管是油氣管線中的重要組成構件之一,在地震等地質災害引起地層運動時,局部地段的管線將承受大的應變作用,熱煨彎管也不可避免的將參與變形,因此開展與大變形管線管配套的熱煨彎管研究是十分必要的。本文通過熱模擬方法,研究了X70大變形管線鋼熱煨彎管過程中不同的加熱溫度對其組織的影響規律,從而驗證了采用X70大變形管線鋼制作熱煨彎管的可行性,為開發具有大應變性能的熱煨彎管提供技術支持。
實驗材料采用規格為Φ1016mm×17.5mm的兩種X70大變形直縫埋弧焊鋼管(編號分別為A鋼和B鋼)。A鋼的化學成分(質量分數,%)為:0.063C,0.17Si,1.56Mn,0.014P,0.007S,0.026Nb,添加Cr、Ni、Cu、Ti;B鋼為:0.060C,0.13Si,1.60Mn,0.009P,0.005S,0.016Nb0.014Cr,0.17Mo,添加Cr、Ni、Cu、Ti。
A鋼的縱向拉伸性能:Rt0.5=465MPa,Rm=660MPa,UEL=10.0%,A=26.0%;
B鋼:Rt0.5=490MPa,Rm=665MPa,UEL=11.0%,A=25.0%。
A鋼的橫向沖擊性能:AKV(0℃)=187J;B鋼:AKV(0℃)=216J。
分別從兩種鋼管母材上制備規格為Φ6mm×90mm的試樣,采用Gleeble3500熱模擬試驗機對試樣進行熱煨彎管工藝過程的熱循環模擬。試驗方案為:加熱速度10℃/s,
加熱溫度(750、800、850、900、950、1000、1050、1100、1150、1200℃),
保溫時間60s,冷卻速度10℃/s。
X70大變形管線鋼在較低溫度加熱后,硬度下降,當加熱溫度大于900℃時,硬度呈逐步增大的趨勢。兩種X70大變形管線鋼的化學成分、軋制工藝和母材原始組織不同,其二次熱加工性也存在差異。B鋼在加熱后,軟化趨勢不顯著,晶粒尺寸增幅較小,當加熱溫度為1000~1050℃時,粒狀貝氏體和板條狀貝氏體鐵素體組織分布均勻,晶粒較細小,顯微組織有利于獲得良好的強韌性。而A鋼在較低溫度加熱后,軟化顯著,當加熱溫度大于1100℃時,晶粒嚴重粗化,組織中出現粗大的上貝氏體和馬氏體組織,性能惡化。采用X70大變形鋼管制作熱煨彎管,從化學成分和顯微組織等方面合理選擇母管,并將加熱溫度控制在1000~1050℃時,可使彎管獲得具有良好強韌性的顯微組織,但其塑形和抗大應變性能難以達到原始母材的水平。