管道运输是长距离输送石油、天然气最经济合理的输送方式。由于所处外界环境特殊,输送管线输送压力大、介质复杂且具有腐蚀性,并且管线的拼装环焊一般在野外进行,这就要求管线钢不仅要具有高的强度,而且还需有较好的韧性、抗疲劳性能以及抗氢致裂纹(HIC)、应力腐蚀裂纹(SCC)性能,同时要求其力学性能的改善不应恶化钢的焊接性和加工性能。为了满足其焊接性能及加工性能,要求其碳当量Ceq≤0.40%,裂纹敏感指数Pcm≤0.20%。
工艺流程为铁水预处理→转炉吹炼→吹氩→LF炉→RH→连铸→均热炉→7机架精轧→层流冷却→卷取。为了满足管线钢的抗HIC、SCC性能,在冶炼过程中以最大程度地降低钢中S、O、P、H等有害元素的含量,提高钢水的纯净度。
武钢CSP生产X70管线钢采用Nb-V-Ti复合微合金化的低碳高锰成分,利用固溶强化、细晶强化和析出强化等来提高钢板的力学性能,将w(C)控制在0.07%以下。
混晶是CSP工艺生产含Nb钢所面临的最大困难之一,合理分配再结晶和未再结晶区的总压下量,合理设定各道次的轧制温度及相对压下量,是避免混晶的关键。武钢在前几道次采用高温大压下轧制以使原始的粗大铸造树枝晶完全再结晶,然后通过机架间的加速冷却使带钢温度迅速降到未再结晶温度以下,并进行未再结晶控轧,从而实现钢带组织的均匀化和细化。
对轧制出的管线钢试样进行常规力学性能、冲击韧性、非金属夹杂物及析出物分析可知,采用合适的控轧控冷工艺,可获得先共析铁素体+针状铁素体金相组织,无明显混晶现象,且析出物细小弥散,无长条状硫化物夹杂。