HSIA50S海底管线管钢的开发

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第２８卷第６期　

２００７年１２月　

特殊钢　

ＳＰＥＣＩＡＬ　ＥＬ　

Ｖ０１．２８．Ｎｏ．６　

Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　２００７・６３・　

ＨＳＩＡ５０Ｓ海底管线管钢的开发　

肖鸿光　贺道中　

（１衡阳华菱钢管（集团）技术中心，衡阳４２１００１；２湖南工业大学冶金校区，株洲４１２０００）　

摘要通过９０　ｔ　ＥＢＴ电弧炉．１００　ｔ　ＬＦ＋ＶＤ．喂丝一　２２０　ｍｍ　ＣＣ流程开发了Ｎｂ—Ｔｉ微合金化海底管线管　

钢ＨＳＩＡ５０Ｓ（％：０．０６Ｃ、０．４０Ｃｒ、０．１５Ｍｏ、０．０２Ｔｉ、０．０５Ｎｂ）。经３０炉分析得出，［０］为３５．２×１０一，［Ｎ］为７８．８×　

１０一。该钢的组织为回火贝氏体．珠光体＋多边形铁素体。轧制的　１０２　ｍｍ×１４　ｍｍ和　１６８．３　ｍｍ×８．７　ｍｍ　

ＨＳＬ４５０Ｓ钢管的晶粒度为１０～１１级，机械性能满足海底管线管Ｘ６０、Ｘ６５钢级标准要求。　

关键词ＥＡＦ．ＬＦ＋ＶＤ　Ｎｂ—Ｔｉ微合金化海底管线管钢开发　

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　０ｆ　Ｕｎｄｅｒｓｅａ　Ｌｉｎｅｐｉｐｅ　Ｓｔｅｅｌ　ＨＳＬ４５０Ｓ　

Ｘｉａｏ　Ｈｏｎｇｇｕａｎｇ　ａｎｄ　Ｈｅ　Ｄａｏｚｈｏｎｇ　

（１　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｈｅｎｇｙａｎｇ　Ｈｕａｈｎｇ　Ｓｔｅｅｌ　Ｔｕｂｅ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ　Ｌｔｄ，Ｈｅｎｇｙａｎｇ　４２１００１；　

２　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｍｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｕｚｈｏｕ　４１２Ｏｏｏ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　ｅ　Ｎｂ・Ｔｉ　ｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｉｎｇ　ｕｎｄｅｒｓｅａ　ｌｉｎｅｐｉｐｅ　ｓｔｅｅｌ　ＨＳＬ４５０Ｓ（０．０６Ｃ，０．４０Ｃｒ，０．１５Ｍｏ，０．０２Ｔｉ，０．０５Ｎｂ）　

２２０　ｍｍ　ＣＣ　ｆｌｏｗ　ｓｈｅｅｔ．Ｉｔ　ｗａｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｂｙ　９０　ｔ　ＥＢＴ　ａｒｃ　ｆｕｍａｃｅ．１０ｏ　ｔ　ＬＦ＋ＶＤ．ｗｉｒｅ　ｆｅｅｄｉｎｇ　

ａｎａｌｙｚｉｎｇ　３０　ｈｅａｔｓ　ｔｈａｔ［Ｏ］Ｗａｓ　３５．２×１０　ａｎｄ［Ｎ］Ｗａｓ　７８．８×１０一．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｗａｓ　ｔｅｍｐｅｒｅｄ　ｂａｉｎｉｔｅ．ｐｅａｒ１．　

ｉｔｅ＋ｐｏｌｙｇｏｎａｌ　ｆｅｒｒｉｔｅ．Ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　１０２　ｍｍ×１４　ｍｍ　ａｎｄ　１６８．３　ｍｍ×８．７　ｍｍ　ｔｕｂｅ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　

ＨＳＬ４５０Ｓ　ｗｉｔｈ　ｇｒａｉｎ　ｓｉｚｅ　ｒａｔｉｎｇ　１０～１　１　ｍｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ　ｆｏｒ　ｕｎｄｅｒｓｅａ　ｌｉｎｅｐｉｐｅ　ｓｔｅｅｌ　Ｘ６０　ａｎｄ　Ｘ６５　ｇｒａｄｅ．　

Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｉｎｄｅｘ　ＥＡＦ．ＬＦ＋ＶＤ，Ｎｂ．Ｔｉ　Ｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｉｎｇ，Ｕｎｄｅｍｅａ　Ｌｉｎｅｐｉｅ　Ｓｔｐｅｅ１．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　

１海底管线管ＨＳＬ４５ＯＳ钢成分设计　

海底管线管材料性能要求：合适的机械性能和　

硬度，较好的断裂韧性和耐疲劳抗力、腐蚀抗力以及　

较好的可焊性。钢种必需低碳、降低Ｐ、Ｓ含量，降　

低锰含量，减少中心偏析，减少Ａ类ＭｎＳ夹杂物，并　

且钙处理球化¨　Ｊ。　

制总铝和Ａｌ：Ｎ比值，保证固溶［Ａ１］量。ＨＳＬ４５０Ｓ钢　

的化学成分如表１。　

２　３０　ｔ　ＥＡＦ　ＨＳＬ４５ＯＳ钢小批量现场试验　

两炉钢检验结果表明，ＶＤ后钢中氧含量２２×　

１０一，氮含量６８×１０～，铸坯一般疏松、中心疏松、　

点状偏析均为０．５级，无缩孔残余、中间和中心　

裂纹。　

适当考虑抗ＣＯ　腐蚀能力，添加适量的ｃｒ，控　

表１　ＨＳＩＡ５０Ｓ钢化学成分／％　

Ｔａｂｌｅ　１　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ＨＳＬ４５０Ｓ／％　

ＨＳＬ４５０Ｓ钢坯的生产难点主要有：ｃ含量低且　

３　９０　ｔ　ＥＢＴ　ＥＡＦ　ＩＩｓＬ４５ＯＳ钢批量生产　

范围窄，Ｐ、Ｓ含量低，Ａｌ、Ｔｉ难准确控制。为了控制　

９０　ｔ　ＥＢＴ电弧炉（表２）批量生产的流程为：一　

钢中残余有害元素，电弧炉配人优质生铁４５％，海　

级废钢、优质生铁和ＨＢＩ－－－￣９０　ｔ　ＥＢＴ　ＥＡＦ一１００　ｔ　

绵铁１０％左右，其余使用精选优质废钢。　

ＬＦ＋ＶＤ一喂丝一弧形连铸　２Ｏ　ｍｍ圆管坯一穿孔　

电弧炉控制终点［ｃ］、［Ｐ］，终点［Ｃ］≤０．０２％、　

钢管轧制　１６８．３　ｎｌｎｌ×８．７　ｎｌｎｌ。　

［Ｐ］≤０．００７％。Ａ１粒加人量为２．４０—３．００　ｋｇ／ｔ栩。　

电弧炉每炉配生铁４０—４１　ｔ，配海绵铁１０　ｔ左　

两炉钢材料中夹杂物含量级别低，钢的纯净度　

右，其余使用精选优质废钢，每炉总装人量为１　１８　

１１９　ｔ。　

较高。夹杂物形态呈球状、点状，无长条状ＭｎＳ夹　

杂，夹杂物变质处理效果好。　

ＨＳＬ４５０Ｓ钢氧化末期，［Ｃ］０．０１８％一０．０２５％、　

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６４・　特殊钢　第２８卷　

表２高阻抗ＡＣ电弧炉主要设备技术参数　

Ｔａｂｌｅ２　Ｍａｉｎ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆｈｉｇｈ　ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　ＡＣ　

ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ａｒｃ　ｆｕｒｎａｃｅ　

项目　

出钢！ｌｉｔ　

留钢量／ｔ　

变压器额定容量／ＭＶＡ　

电极直径／ｍｍ　

炉壳直径／ｍｍ　

通电时间／ｍｉｎ　

冶炼周　日／Ｉｎｉｎ　

冶炼电耗／（ｋＷｈ・ｔ　）　

由橙消　／ｆｋ　．ｔ—ｉ１　

８。　㈣冀　

［０］（１　０７４—１　５４３）×１０～，出钢时Ａｌ粒加入量　

２４０－３００　ｋｇ／炉。　

ＬＦ采用泡沫渣埋弧操作，沉淀脱氧和扩散脱氧　

相结合，快速造白渣。ＶＤ蒸气压力为０．８　ＭＰａ，蒸　

气温度在２００℃，ＶＤ高真空时间≥１５　ｒａｉｎ；ＶＤ后，　

对钢水进行钙处理，软吹氩时间≥１０　ａｒｉｎ。　

连铸采用长水口保护浇铸；中间包采用碱性覆　

盖剂；中间包钢水采用低过热度浇铸（２Ｏ一３Ｏ℃）；　

连铸时采用恒拉速浇铸；结晶器采用电磁搅拌技术；　

结晶器液面采用全自动控制。　

通过采取以上工艺措施，钢中［０］、［Ｎ］平均含　

量统计数据如表３。　

表３　９０　ｔ　ＥＡＦ・ＬＦ＋ＶＤ・ｃＣ流程生产ＨＳＩＡＳＯＳ钢中的　

气体含量。３ｏ炉／１０　

Ｔａｂｌｅ　３　Ｇａｓ　ｃ０ｎ“Ｉｎｔ　ｉｎ　ｓｔｅｅｌ　ＨＳＩＡ５０Ｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　９０　ｔ　

ＥＡＦ・ＬＦ＋ＶＤ．ＣＣ　ｆｌｏｗ　ｓｈｅｅｔ．３０　ｈｅａｔｓ／１０一‘　

４日　０２　ｎｌｎｌ×１４　ｎｌｎｌ　ＩＩｓＬ４５０Ｓ钢管的性能　

将炉号０６１２４４４Ｖ圆坯在　１Ｏ８　Ｉｉｌｌｉ１机组轧制成　

１Ｏ２　ｍｍ×１４　ｍｍ热轧态管。主要流程为：环形炉　

加热　穿孔　三辊轧管　步进炉加热　高压水除鳞　

张力减径　冷床冷却。　

取　１Ｏ２　ｍｉｌｌ×１４　ｍｍ热轧态管钢管试样经９６０　

℃７０　ｍｉｎ淬火＋５５０℃９０　ｍｉｎ回火热处理后，晶粒　

度达１２级，淬火组织为贝氏体＋马氏体＋珠光体＋　

多边形铁素体。钢管回火组织为回火贝氏体　珠光　

体＋多边形铁素体，晶粒度１Ｏ—ｌ１级（图１）。　

将试样制成１９．０ｍｍ×５０ｍｍ尺寸，进行拉伸　

图１　ＨＳＬ４５０Ｓ钢管的组织：回火贝氏体．珠光体＋多边形铁索体　

Ｆｉｇ．１　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ＨＳＬ４５０Ｓ　ｔｕｂｅ：ｔｅｍｐｅｒｅｄ　ｂａｉｎｉｔｅ．ｐｅａｒｌｉｔｅ　

＋ｐｏｌｙｇｏｎａｌ　ｆｅｒｒｉｔｅ　

表４　ＨＳＬ４５０Ｓ钢管的机械性能　

Ｔａｂｌｅ　４　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ＨＳＩＡ５０Ｓ　ｔｕｂｅ　

项目

基蠹最　

注：十根据ＧＢ／Ｔ１７６００．１－１￣８换算为５．６５　比例标距的伸长率。　

冲击试样为１０　ｍｉｌｌ×１０　ｍｍ×５５　ｍｉｌｌ纵向试样。　

拉伸试验，机械性能试验结果见表４。　

５结论　

（１）ＨＳＬ４５０Ｓ钢成分设计合理，工艺控制成熟，　

钢中氧、氮含量低，铸坯低倍组织完全符合标准要　

求。高倍检验，钢中夹杂物含量较低，夹杂物变质处　

理效果好。　

（２）ＨＳＬ４５０Ｓ已成功开发，钢管性能完全满足　

海底管线管Ｘ６０、Ｘ６５钢级标准要求，晶粒度达１Ｏ—　

ｌ１级，表面质量较好。　

参考文献　

ｌ胡克迈，傅继成，张传友．Ｘ５６钢级海底无缝管线管的研制．钢管，　

２００６，３５（１）：４３　

２殷光虹，施青，孙元宁．管线用钢氢致裂纹（ＨＩＣ）影响因素分　

析．钢管，２００４，３３（６）：２０　

３王惠斌，张传峰．微合金化在海底管线管中的应用．天津冶金，　

２００２（２）：１１　

肖鸿光（１９６８．），男，高级工程师，１９９１年重庆大学毕业，炼　

钢工艺和新产品开发。　

收稿日期：２００７－０６—１８