４０ 嚣验与刃 铁素体／珠光体带状组织对Ｌ３６０Ｎ 管线用无缝钢管冲击性能的影响 苏 阳，邹喜洋，朱林 （衡阳华菱钢管有限公司技术中心，湖南衡阳４２１００１） 删一ｒ ～一～．一～．№苎Ｉ¨ 一～ｔ¨ 一‰幽ｌ．一～ 一 一ｂ～ 一～叩０ －刚．～一萋Ｓ 一 摘要：分析了Ｌ３６０Ｎ管线用无缝钢管在热轧态、９２０℃正火１ ｈ、１ １５０℃均匀化退火３ ｈ、１ １５０℃均匀 化退火３ ｈ＋９２０℃正火１ ｈ四种状态下的微观组织和力学性能，并对每种热处理状态下带状组织区域和非带状组 织区域进行了对比。发现Ｌ３６０Ｎ管线钢中的带状组织可以通过长时间高温均匀化退火消除；其带状组织对拉伸性 能影响不明显，但对冲击性能影响较大。 关键词：管线用无缝钢管；Ｌ３６０Ｎ钢级；带状组织；冲击性能；拉伸性能 中图分类号：ＴＧ１１３．２５：ＴＧ３３５．７１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１—２３１１（２０１２）０５—００４０—０５ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｆｅ…ｔｅ／Ｐｅａｒ¨ｔｅ Ｂａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕ ｒｅ Ｏｎ Ｉ ｍ ｐａｃｔ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ Ｌ３６０Ｎ Ｓｅａｍｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ Ｌｉｎｅｐｉｐｅ Ｓｕ Ｙａｎｇ，Ｚｏｕ Ｘｉｙａｎｇ，Ｚｈｕ Ｌｉｎ （Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｈｅｎｇｙａｎｇ Ｖａｌｉｎ Ｓｔｅｅｌ Ｐｉｐｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｎｇｙａｎｇ ４２１００１，Ｃｈｉｎａ） 一一一～一一～一 一 钢中的铁素体／珠光体带状组织早已受到研究 人员的关注，也有很多研究成果报道。以往的研究 抗氢致开裂（ＨＩＣ）性能的影响［ｓ 。带状组织降低材 料的ＨＩＣ性能，主要原因有两点：一是氢能沿着 铁素体胨光体带之间的薄弱界面传输；二是珠光 体带对氢致裂纹的敏感性更高，对裂纹扩展的阻碍 能力弱。 （３）钢板中带状组织对性能的影响。大量文献 研究了带状组织对钢板力学性能尤其是冲击性能的 影响［ 。结果证明，带状组织降低材料冲击性能的 根本原因在于铁素体／珠光体带的薄弱界面利于裂 纹的扩展，并且有学者研究证实，因带状组织分布 与冲击裂纹扩展路径关系的不同，取自钢板上的不 同方向的冲击试样，冲击功存在巨大的区别¨８＿。 钢管２０１２年１Ｏ月第４１卷第５期 主要集中于下列几个方面 （１）钢中带状组织的类型、产生原因及消除方 法［ ］。铁素体／珠光体带状组织的产生与成分偏析 和轧制有关。一般正火工艺难以消除成分偏析所引 起的带状组织。均匀化退火则可以使钢中元素分布 均匀，从而较好地消除成分偏析和带状组织［引。 （２）酸性服役条件用管线钢管中的带状组织对 苏阳（１９８５一），男，硕士，工程师，主要从事石油 天然气用无缝钢管的开发工作。 ＳＴＥＥＬ ＰＩＰＥ Ｏｃｔ．２０１２，Ｖｏ１．４１，Ｎｏ．５ 试验ｓ研究４１ 以正火态交货的管线用无缝钢管，一般采用低 碳微合金钢生产，且一般存在带状组织。因此研究 管线用无缝钢管中带状组织对冲击性能的影响具有 重要意义，而关于此点却鲜有报道。本研究选用一 种典型的Ｌ３６０Ｎ钢级管线用无缝钢管．研究其微 观组织尤其是带状组织对钢管冲击性能的影响 １一钢管外壁２一钢管内壁３一外壁试样４一内壁试样 图１横向冲击试样取样示意 １试验材料与试验方法 １．１试验材料 ０℃，考虑到本研究所采用坯料热轧态时韧脆转变 试验材料采用某钢管厂用于生产ＡＰＩ Ｓｐｅｃ ５Ｌ 温度较高，为了排除韧脆转变温度的影响，使结果 标准中Ｌ３６０Ｎ钢级的ｑｂ２８０ ｍｍ连铸圆管坯，化学 更具有可比性，本研究选择的冲击温度为室温。 成分见表１。 ２试验结果及讨论 表１ 管坯化学成分（质量分数） ％ ２．１不同热处理状态下的微观组织 Ｌ３６０Ｎ管线用无缝钢管试样在不同热处理状 态下的微观组织如图２～５所示。 １．２试验方法 将＠２８０ ｍｍ连铸圆管坯进行穿孔、连轧、定 径，得到尺寸为＠２７３ ｍｍ￣２５．４ ｍｍ的热轧态钢 管。取热轧态钢管４段，其中３段分别进行９２０ ｏＣ 正火１ ｈ、１ １５０℃均匀化退火３ ｈ、１ １５０℃均匀 图２热轧态管线用无缝钢管的微观组织立体构象 化退火３ ｈ＋９２０ ｏＣ正火１ ｈ三种热处理工艺．检测 热轧态及三种热处理状态钢管的微观组织、拉伸性 ２．１．１热轧态 能和冲击性能。 热轧态微观组织为铁素体＋珠光体＋魏氏体 １．２．１微观组织检验 （Ｆ＋Ｐ＋ｗ）。关于魏氏体组织的产生原因，由于本 对每个热处理状态的钢管，观察全壁厚微观组 研究所用样管最后一道热变形工艺为定（减）径，属 织。从外壁开始，测量外壁、壁厚１／４处、中间壁 于低温区小变形量轧制，有文献ｌｌ０］认为在此种情况 厚处、壁厚３／４处和内壁５个位置的平均晶粒尺寸 下，相变奥氏体所蓄积的应变能较小，所以再结晶 并绘图。 不完全。当发生奥氏体／铁素体转变时，铁素体、 １．２．２拉伸试验 珠光体只能向晶内生长．以魏氏体的形态析出。 对每个热处理状态的钢管，各取一段，在壁厚 热轧态钢管带状组织仅存在于中间壁厚至内壁 中间位置加工两根 １２．７ ｍｍ圆棒纵向拉伸试样进 之间。因为连铸圆管坯的凝固顺序为外壁至心部， 行室温拉伸试验。 心部为最后凝固的部分，其碳含量和合金含量最 １．２．３冲击试验 高，偏析程度最严重，所以在轧制过程中形成的带 对每个热处理状态的钢管，各取一段，在上面 状组织最严重。 加工１组靠近外壁的横向冲击试样（外壁试样）和１ ２．１．２ ９２０℃正火１ ｈ热处理 组靠近内壁的横向夏比Ｖ型缺口冲击试样（内壁试 ９２０℃正火１ ｈ态微观组织为Ｆ＋Ｐ，魏氏体组 样）．试样尺寸均为１０ ｍｍ￣５ ｍｍ￣５５ ｍｍ。取样方 织得到了消除。带状组织的分布与热轧态基本相 法如图１所示。 同．存在于中间壁厚至内壁之间。由图３可见，普 ＡＰＩ Ｓｐｅｃ ５Ｌ（４４版）标准冲击试验温度要求为 通正火工艺无法使偏析元素扩散均匀，带状组织依 苏 阳等：铁素体／珠光体带状组织对Ｌ３６０Ｎ管线用无缝钢管冲击性能的影响 钢管２０１２年１０月第４１卷第５期 ４４盘陋与 ［５１李云涛，杜则裕，孙娈芬，等．高强度管线钢的抗氢致 裂纹性能［Ｊ］．钢铁研究学报，２００８，２０（１２）：５０—５４． ［６］殷光虹，施青，孙元宁．管线用钢氢致裂纹（ＨＩｃ）影响 （２）Ｌ３６０Ｎ钢级管线用无缝钢管中的带状组 织对拉伸性能的影响不明显。 （３）带状组织对冲击性能影响较大。在其他条 件相同的情况下，带状组织区域与非带状组织区域 的横向夏比Ｖ型冲击吸收功相差约１７ Ｊ。 因素分析［Ｊ］．钢管，２００４，３３（６）：２０－２６． ［７］孙娈芬，杜则裕，李桂芝，等．带状组织对管线钢抗氢 诱发开裂（ＨＩＣ）性能的影响［Ｊ］．焊接技术，２００４，３３ （６）：１３－１４． ４参考文献 『１］张立民，赵占军．１２ＣｒｌＭｏＶ钢管带状组织的产生与消 除［Ｊ］．钢管，１９９６，２５（１）：５７—５９． 『２］刘云旭．低碳合金钢中带状组织的成因、危害和消除 『Ｊ］．金属热处理，２０００（１２）：１－３． ［８］Ｓａｋｉｒ Ｂｏｒ Ａ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｅａｒｌｉｔｅ ｂａｎｄｉｎｇ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｈｏｔ—ｒｏｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅｓ［Ｊ］．ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ— ｏｎｌ，１９９１，３１（１２）：１４４５—１４４６． ［９］Ｓｈａｎｍｕｇａｍ Ｐ，Ｐａｔｈｋ Ｓ Ｄ．Ｓｏｍｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｂａｎｄｅｄ ｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｅｄ ｓｔｅｅｌ『Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ［３］Ｏｆｆｅｒｍａｎ Ｓ Ｅ，Ｖａｎ Ｄｉｊｋ Ｎ Ｈ，Ｒｅｋｖｅｌｄｔ Ｍ Ｔｈ，ｅｔ ａ１． Ｆｅｒｒｉｔｅ ｐｅａｒｌｉｔｅ ｂａｎｄ￣ｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｈｏｔ ｒｏｌｌｅｄ ｍｅｄｉｕｍ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，１９９６，５３（６）：９９ １－１ ００５． ［１Ｏ］朱伏先，刘彦春，李艳梅，等．Ｑ３４５钢奥氏体再结晶 行为对组织和性能的影响［Ｊ］．东北大学学报（自然科 学版），２００５，２６（６）：５６５—５６９． ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００２，１８（６）：２９７－３０３． ［４］Ｇｒａｎｇｅ Ｒ Ａ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｂａｎｄｉｎｇ ｉｎ ｓｔｅｅｌ ［Ｊ］．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，１９７１（２）：４１７－４２６． （收稿日期：２０１１－１１－０２） ●信息 “大断面圆坯连铸技术及设备的研发及应用”等项目荣获 ２０１２年中国钢铁工业协会、中国金属学会冶金科学技术奖 ２Ｏ１２年８月１６日，冶金科学技术奖奖励委员会对授予２０１２年中国钢铁工业协会、中国金属学会冶金科学技术奖的７６ 个项目予以公告。其中，中冶京诚工程技术有限公司、江阴兴澄特种钢铁有限公司的“大断面圆坯连铸技术及设备的研发及 应用”，武汉钢铁（集团）公司、鞍山钢铁集团公司、中国钢研科技集团有限公司、番禺珠江钢管有限公司、巨龙钢管有限公 司的“厚规格海底管线钢的研究开发与制造技术”项目获一等奖；华油钢管有限公司的“Ｘ８０钢级大口径厚壁螺旋焊管研制”． 天津钢管集团股份有限公司的“大口径高钢级无缝管线管开发及应用”，攀钢集团成都钢钒有限公司、冶金工业信息标准研究 院、苏州热工研究院有限公司、沈阳东管电力科技集团股份有限公司的“核电站用碳素钢、合金钢无缝钢管系列国家标准的 研究与制定”项目获三等奖。 （本刊） 渤海石油装备制造有限公司西气东输三线Ｏ．８设计系数试验段用 Ｘ８０钢级螺旋缝钢管千吨级试制顺利通过审核 ２０１２年９月７日，渤海石油装备制造有限公司生产的西气东输三线０．８设计系数试验段用Ｘ８０钢级 １ ２１９ ｍｍｘｌ６．５ ｍｍ螺旋缝埋弧焊管千吨级试制钢管正式通过审核。这标志着该公司生产的０．８设计系数管道钢管可批量投入生产，为中国 自２０１２年３月管道建设项目经理部组织相关单位召开西气东输三线０－８设计系数试验段管材试制启动会后，渤海装备 石油天然气集团公司建设０．８设计系数管道奠定了基础。 华油钢管有限公司先后对本钢和首钢两个公司试制的板卷进行了单炉试制，并于２０１２年８月３日完成了千吨级试制工作。 中国石油集团石工程技术研究院的试制报告显示，采用本钢和首钢公司热轧板卷试制的西气东输三线０．８设计系数试验 段用Ｘ８０钢级螺旋缝埋弧焊管，完全满足Ｑ／ＳＹ ＧＪＸ １ １７—２０ｌ２《西气东输三线０．８设计系数管道用Ｘ８０螺旋缝埋弧焊管技 术条件》要求，具备了生产西气东输三线０．８设计系数试验段用Ｘ８０钢级螺旋缝埋弧焊管的批量生产能力 （渤海装备华油钢管有限公司 王庆雷） ＳＴＥＥＬ ＰＩＰＥ Ｏｃｔ．２０１２，Ｖｏ１．４１，Ｎｏ．５
