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管线刚的发展

20世纪40年代末,由于受到冶金技术和加工工艺的限制,管道用钢一直采用添加C 、Mn、Si来增加钢材强度,这类普通碳素钢的典型化学成分为:C:0.1~0.25%,Mn:0.4~0.7%,Si:0.1~0.5%,一定的S、P含量和残存的其他元素。后来,又通过提高锰含量、降低C含量和加入少量合金元素(一般小于3% ),使C含量上限从0.25%降到0.2%,锰含量上限从0.7%增加到1.8%,得到低合金高强度钢;和普通碳素钢一样,这类钢均是以热轧或正火状态交货,这类钢称为C+ Mn钢,如:20#、 X42 、X46、X52;这类钢的设计主要是满足强度的要求。

随着天然气输送压力和管径的增大,单纯依靠增加C、Mn含量,通过固溶强化来提高钢管的强度,会使管钢的可焊性和韧性变差,不能满足工程需要。

60年代末,炼钢工业突破了传统的C-Mn合金化加正火的生产工艺,在钢中加入微量的Nb、V、Ti (不大于0.2%)等微合金元素,减少C含量,通过控轧、控冷(TMPC)等加工工艺,使钢材的综合性能得到了明显的改善,这种钢称为微合金化高强度低合金钢,从此管线钢进入了微合金化加控轧、控冷生产的崭新阶段。

早期的微合金化钢常常只含单一的微合金元素,如Mn-Nb钢、Mn-V钢、Mn-Ti钢,后来发现,不同的微合金元素以及微合金元素与其他合金元素之间的相互作用,能赋予管线钢更完善的性能,因此,出现了Mn-Nb-V钢,如:X60 、X65钢。

70年代末,在Mn-Nb系基础上,研制出了Mn-Mo-Nb系微合金化高强度钢,如X70、X80钢。

随着近海、极地管线等的使用需求,90年代末,开发了超低碳Mn-Nb-Mo-B-Ti系高强度钢,如:X100、X120。

我国西气东输工程首次使用了X70的管线钢,目前,多家钢厂已试制成功X80 、X100管线钢管。

目前油气输送朝着大口径、高输压方向发展,要求管线钢具有高强度、高韧性和良好的焊接性能,使得管线钢的开发也向着超低碳和少量多元合金化方向发展


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