【正文】 摘要當前，我國管線鋼工業(yè)正處在快速發(fā)展的時期。管道運輸石油、天然氣是最經濟、最方便、最主要的運輸方式之一。隨著我國能源需求的擴大和能源工業(yè)的發(fā)展，石油和天然氣運輸用管線鋼的需求日益增長，同時對其質量和性能的要求也隨之提高，不僅要求管線鋼材料具有高的強度，而且應具有良好的韌性、抗疲勞性能、抗斷裂性和耐腐蝕性能同時還要求具有良好的焊接性能和加工性能。在利用傳統(tǒng)熱連軋工藝生產管線鋼時，再加熱制度直接影響到軋制前的原始奧氏體組織狀態(tài)和所加入微合金元素的固溶情況，進而影響隨后軋制過程中奧氏體再結晶晶粒尺寸及碳氮化物的析出狀態(tài)與數量。而熱連軋中的控軋控冷是管線鋼獲得優(yōu)異性能最為關鍵的環(huán)節(jié)，不同的熱變形參數直接影響其室溫組織和產品性能的優(yōu)劣。近年來，我國己投產的熱連軋生產線己達10多條。如何利用TMCP技術生產高質量高性能的微合金化管線鋼成為普遍關注的問題。本文將以重鋼1780軋機機組的新裝備條件下，針對X80管線鋼軋制工藝進行研究，產品的各項性能提高和高精度軋制控制等幾個方面進行研究和計算分析，從中能更多的了解熱連軋設備、工藝和控制技術方面新的技術動態(tài)，掌握一些熱連軋機組新的裝備條件下產品技術開發(fā)和質量控制的關鍵技術。關鍵詞：X80 管線鋼 1780熱連軋 控軋控冷 1 緒論隨著人類對環(huán)境的要求不斷地提高，石油天然氣在能源結構中的地位顯得更為重要。由于石油、天然氣的使用地區(qū)遠離開采區(qū)，因而通常都需要通過管道輸送才能真正實現其可用性。根據我國油氣干線發(fā)展規(guī)劃，在未來10年內，我國將基本建成油氣管道網絡運輸的整體框架。隨著石油、天然氣需求量的不斷增加，管道的輸送壓力和管徑也不斷地增大，以增加其輸送效率。現在的管道建設主要以長距離、大管徑、高壓輸送為特征，考慮到管道的結構穩(wěn)定性和安全性，從而對管線鋼的強度和韌性提出了更高的要求，提高管線鋼鋼級是當今建設管道首先考慮的措施。 由于天然氣的可壓縮性，因而輸氣管道的輸送壓力要較輸油管道為高。 ~~12MPa，有的管道則達到了14~，從而使輸氣管的鋼級也相應地提高。例如前蘇聯通往歐洲的天然氣管道干線直徑為1420mm；著名的阿意輸氣管道直徑為1220mm；最高出站壓力達21 MPa。 據了解，近10年來，歐洲、北美長距離大口徑輸氣管所用管材不斷升級換代，其中X70的用量已超過X65，成為上世紀90年代末輸氣管材用鋼的主流。而作為更高鋼級的產品，迄今全世界已建成的X80鋼級輸氣管道總長已超過500多公里，并且在生產技術與管理方面均日趨成熟，大面積推廣的條件基本具備。一般情況下，鋼管投資占整個管道工程投資的25%~30%，而每提高一個鋼級可節(jié)約管材成本7%左右。 管線鋼的研究與發(fā)展趨勢 管線鋼的發(fā)展歷程早期建設的管道，由于管徑小、壓力低和冶金技術的限制，直到40年代，管線鋼一直采用C、Mn、Si型的普通碳素鋼，其強度級別低于X52。自20世紀世紀60年代，隨著輸油、氣管道輸送壓力和輸送管徑的增大，管線鋼的強度級別要求也越來越高，人們開始采用高強度低合金鋼代替普碳鋼，并通過控制軋制和控制冷卻技術進一步提高材料的強韌性。近半個世紀以來為了生產出綜合性能優(yōu)良的管線鋼人們做了大量工作，管線鋼的力學性能得到了大幅度提高，其發(fā)展大致經歷了以下幾個階段，其發(fā)展歷程見圖11。(1)40年代以前，管線鋼主要是碳素結構鋼。(2)40年代由碳素結構鋼過渡到CMn，MnSi高強度鋼。如X42, X46, X52(3)50年代，熱軋式正火處理的高強度低合金鋼，如X56級鋼，這類鋼是在上述鋼種的基礎上提高了Mn/C之比。其基本的組織形態(tài)為鐵素體+珠光體((F+P)。這類鋼的主要成分為CMn。^39。%}~%，一般采用熱軋和正火處理。(4)60年代研究的管線鋼主要有X60和X65，其基本組織形態(tài)為鐵素體+少量珠光體。%，Nb、V、%。這類鋼突破了傳統(tǒng)鐵素體+珠光體鋼的熱軋正火的生產工藝。而采用了微合金化和控制軋制生產工藝，屈服強度己達到了500~550MPa。(5)進入70年代，現代管線鋼得到了蓬勃的發(fā)展。其中尺度為3~50納米數量級的TiN、NbN、VN或者三種微合金元素的復合析出物對此種合金鋼在軋制過程中的晶粒細化和軋后的沉淀強化過程起主要作用。其代表鋼種有X60、X6X70和X80。典型的化學成分為CMnNbMo，~%，珠光體含量小于15%。70年代中期，熱機械軋制工藝成功的替代了正火熱處理，管線鋼的屈服強度達到了650MPa，60℃的沖擊韌性達到了80J。 我國管線鋼的技術開發(fā)現狀管線鋼是微合金鋼中最典型的鋼種，質量的好壞反映了一個國家和一個企業(yè)的冶金技術綜合水平的高低。自“六五”以來，武鋼與寶雞鋼管廠及有關科研院所密切合作，進行了石油天然氣輸送管線用熱軋寬帶鋼X60和X65鋼的研制開發(fā)。到“七五”末期，武鋼己研制成功A, B, X42X65等8個級別鋼種，填補了我國石油天然氣輸送管用鋼的空白。武鋼生產的熱軋寬帶鋼及其形成的焊管的理化性能全面達到API標準要求。為適應西部長輸送管道所處地理環(huán)境復雜、氣候惡劣等不利條件的需要，武鋼通過合理的成分調整及冶煉軋制工藝的改進，研制了高韌性微合金鋼X52X65，近年來，生產該類鋼約30萬噸，其綜合性能達到國外同類鋼實物性能水平。從1995年開始，寶鋼在管線鋼研制和生產上取得了突破性進展，并由研究試制階段轉為工業(yè)性生產，先后為我國塔里木沙漠管線、陜一京管線和庫一都管線等三個最重要輸油、輸氣管線工程生產了X52，X60和X65的高韌性管線鋼板卷，其30℃的沖擊功大于90J，其綜合性能達到國外同類鋼實物性能水平。近年來，寶鋼己試制出X70級管線鋼，其30℃的沖擊功可達到140J。寶鋼管線鋼基本屬于低碳MnNbTi和MnNbVTi系控軋控冷微合金鋼。目前正在進一步開發(fā)X80X100級管線鋼，輸送酸性氣體用管線鋼和大口直縫弧焊管用管線鋼寬厚板[f8l。總之，我國管線鋼的應用和起步較晚，與國外差距較大，國內管線鋼的研制生產主要集中在寶鋼、武鋼、鞍鋼。目前國內大批量生產管線鋼的級別為X65~X70。正在研制X80~X100級別的管線鋼。但在酸性條件下使用的管線鋼和大口徑直縫弧焊管用管線鋼寬厚板的開發(fā)與生產在國內仍為空白。 管線鋼的發(fā)展趨勢極從最初的工業(yè)管道至今，油、氣管線建設已經歷了一個多世紀的發(fā)展。早期的管線，離中心城市較近，地理環(huán)境和社會依托條件都較優(yōu)越。如今，新發(fā)現的油田大都在邊遠和地理、氣候條件惡劣的地帶，如蘇聯的西伯利亞、美國的普魯德霍灣、歐州的北海油田以及我國的西部油田等。隨著海上油氣田、極地油氣田、深部油氣田的開發(fā)，對管道工程建設及相應的管線鋼都提出了更高的要求。大管徑、高壓、富氣輸送由建立在流體力學基礎上的設計計算可知，原油管道單位時間輸送量與輸送壓力梯度的平方根、與略大于管道直徑的平方成正比。加大管道直徑，提高管道工作壓力是提高管道輸送量的有效措施和油氣輸送管線的基本發(fā)展方向。因此，擴大管徑已經成為一種趨勢。1970年至1985年歐共體所使用的管道的平均直徑增加一倍。1969年管徑為762mm以上的管線在美國占25%，在前蘇聯占29%，但到1980年，管徑762mm以上的管線在美國占40%，在前蘇聯占45%。目前輸氣管線通常直徑為1420 mm,輸油管線直徑為1200mm。但目前認為，輸油管線合適的最大管徑1220mm，輸氣管線合適的最大管徑為1420mm。在輸送壓力方面，~15MPa時，輸氣管線的輸送能力可提高3 5~60%。在國外，輸送壓力經歷了一個50~。70~80年代的10MPa，到1998年的14MPa的發(fā)展過程。目前，國外新建油、氣管線的輸送壓力一般為10MPa以上。我國與國外油氣管道水平相比，尚存在一定的差距。國內油氣管道最大管徑為700mm。~。據初步規(guī)劃，~。隨著富氣運輸的發(fā)展，富氣輸送是指在天然氣站不進行