不銹鋼標準
                    您的當前位置:網站首頁 / 不銹鋼標準 / 直縫焊管生產工藝對X65M鋼級鋼材屈服強度的影響

                    直縫焊管生產工藝對X65M鋼級鋼材屈服強度的影響

                    來源:至德鋼業 日期:2021-07-13 13:40:06 人氣:13

                    以某X65M鋼級鋼板為例,分析了直縫焊管生產工藝對該材質焊管最終屈服強度的影響。分析認為:成型工藝對X65M鋼級鋼板的屈服強度影響較大,成型后母材屈服強度減小3070 MPa;擴徑雖能使屈服強度增加,但增幅不大,不足以彌補成型后造成的屈服強度損失;棒狀試樣的屈服強度普遍比板狀試樣的大,但增量不大。建議鋼管生產廠對原料的理化性能及金相組織進行充分評估,預測屈服強度變化趨勢,避免成品鋼管的屈服強度超出標準要求。

                    目前國內大多數鋼管生產廠家均采用JCOE法生產直縫鋼管,JCOE具有設備投資少、建設周期短、生產鋼管規格靈活等特點。在生產JCOE鋼管時,鋼板經銑邊后預彎、J成型、C成型和O成型等多道下壓步驟,形成一個不太規則的管坯,隨后通過擴徑整圓,使其直度、圓度進一步得到優化。在這一系列過程中,鋼管屈服強度會發生變化。一般情況下,在JCO成型過程中,鋼管內層圓周方向承受壓縮變形,外層承受拉伸變形。鋼管內層由于承受壓縮變形產生了包辛格效應,包辛格效應是指金屬材料經過預先加載產生少量塑性變形,而后再經同向加載,屈服強度增大;反向加載,屈服強度減小。在生產JCOE鋼管時,成型過程和在隨后壓平拉伸試樣及拉伸試驗的過程中,管線鋼管經過反復拉壓應變,屈服強度減小。在隨后的擴徑過程中,內外層均承受拉伸變形,管體整個斷面均由于承受拉伸變形產生了加工硬化,屈服強度會增大,最終鋼板制成JCOE鋼管后,屈服強度的增減幅度由這兩個因素共同決定。各鋼廠由于生產工藝不同,在制成JCOE鋼管后屈服強度的大小并不一致。

                    以某X65M鋼級試驗材料為例,說明直縫焊管生產工序對該材質鋼管最終屈服強度的影響。

                    1原材料概況

                    此批X65M鋼級鋼板化學成分見表1,滿足API Spec 5L2012《管線鋼管規范》及GB/T 97112011《石油天然氣工業管線輸送系統用鋼管》標準的規定。X65M鋼級鋼板的力學性能見表2,進廠驗收屈服強度值合格,比鋼管的標準值平均高20~70 MPa。X65M鋼級鋼板母材的金相組織如圖1所示,金相組織為鐵素體+珠光體。

                    2直縫生產各工序對其屈服強度的影響

                    該批X65M鋼級鋼板制成JCOE鋼管后,其屈服強度普遍偏小,有的未達到API Spec 5L2012規定的450 MPa。由于原材料入廠驗收時屈服強度均合格,為弄清屈服強度值在直縫焊管生產的哪個環節發生了損失,進行了以下試驗:在JCOE鋼管同一部位成型前、成型后和擴徑后分別制作塊狀試樣,并進行拉伸試驗,其屈服強度對比情況如圖2所示。

                    從圖2可以看出:JCOE鋼管成型后比成型前屈服強度平均減小了3060 MPa;擴徑后母材屈服強度有所增加,但增量不大,不足以彌補成型后造成的屈服強度損失,說明軋制過程對母材屈服強度影響較大;這是因為在成型時鋼板內層受壓、外層受拉,而在拉伸試樣校平時,鋼管內層受拉、外層受壓,在試驗時整個拉伸試樣受拉應力,會產生一定的包辛格效應。為弄清包辛格效應的影響力,在不同JCOE鋼管的同一部位分別取板狀和棒狀試樣,并進行對比試驗,JCOE鋼管母材板狀、棒狀試樣的屈服強度對比結果如圖3所示。

                    由圖3可以看出:棒狀試樣的屈服強度普遍比板狀試樣的大,但增量不大,不足以抵消成型后屈服強度值的損失。

                    由此可見,成型工藝對此種X65M鋼級鋼板的屈服強度影響較大,成型后母材屈服強度減小3070 MPa;擴徑雖能使屈服強度值有所增大,但增幅不大,不足以抵消成型后屈服強度值的損失。加工成棒狀試樣的屈服強度普遍比板狀試樣的略大。

                    3原因分析

                    目前,國內使用的管線鋼顯微組織主要有兩種:一種是鐵素體+珠光體型低鋼級管線鋼,主要包括X65M及以下鋼級;另一種是針狀鐵素體型高鋼級管線鋼。該X65M鋼級鋼板的顯微組織為鐵素體+珠光體型管線鋼,晶粒尺寸較大,由文獻可知,該基體在受力發生形變過程中,鐵素體相已發生塑性變形,而珠光體只發生彈性變形,從受力狀態回復后,在基體內兩相之間就形成了“內應力”,表現為屈服強度值減小。X65M鋼板應力-應變曲線如圖4所示。從圖4可以看出:拉伸曲線有明顯的屈服點和屈服平臺,所以即使經過擴徑,屈服強度值也不能得到明顯增大。而針狀鐵素體型管線鋼具有連續屈服行為,在卷曲過程中包辛格效應較小。

                    4結語

                    X65M鋼級鋼板的顯微組織為鐵素體+珠光體,且晶粒尺寸較大,拉伸曲線屈服平臺明顯,在直縫鋼管成型過程中,屈服強度損失較大,在擴徑后形變強化不足,造成部分成品管屈服強度小于API Spec 5L2012標準規定值(450 MPa)的現象。針對此問題,有如下建議:

                    1)在生產前,應對原料的理化性能及金相顯微組織進行充分評估,預測屈服強度的變化趨勢,避免成品鋼管的屈服強度超出相關標準要求范圍。

                    2)在鋼廠采購X65M鋼級鋼板時,應要求鋼板的屈服強度大于API Spec 5L-2012標準規定下限值30 MPa。

                    3)鋼廠應改進鋼板的生產工藝,改變鋼板的顯微組織狀態,細化晶粒尺寸,提高其形變強化的能力,滿足鋼板制成鋼管后屈服強度達到APISpec 5L-2012標準要求的450 MPa以上。

                    本文標簽:直縫焊管 

                    北京 天津 河北 山西 內蒙 遼寧 吉林 黑龍江 上海 江蘇 浙江 安徽 福建 江西 山東 河南 湖北 湖南 廣東 廣西 海南 重慶 四川 貴州 云南 西藏 陜西 甘肅 青海 寧夏 新疆 臺灣 香港 澳門
                    扒开粉嫩的小缝喷出水