根據(jù)國(guó)產(chǎn)TMCP微合金管線鋼板屈服強(qiáng)度Rt0.5變化較大的現(xiàn)狀，有針對(duì)性的對(duì)某廠X70管線鋼板采用了JCO+機(jī)械擴(kuò)徑制造 工藝，獲得了對(duì)應(yīng)屈服強(qiáng)度、搞拉強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和沖擊韌性的變化曲線，分板了不同擴(kuò)徑率下鋼管的力學(xué)性能變化規(guī)律和微觀組織對(duì)力學(xué)性能的作用機(jī)理，闡述了合理選擇擴(kuò)徑工藝的實(shí)踐作法，半給出JCOE直縫埋弧焊管生產(chǎn)線X70管線鋼板建議驗(yàn)收的下極限。

 

直縫埋弧焊管原料鋼板驗(yàn)收條件一般都引用鋼管標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)于鋼管制造企業(yè)來(lái)說(shuō)鋼板的力學(xué)性能驗(yàn)收存在一定的波動(dòng)范圍。對(duì)于各個(gè)原材料供應(yīng)廠家來(lái)說(shuō)，既有不盡相同的碳當(dāng)量、合金配比，又有不盡相同的軋制冷卻工藝，而制管生產(chǎn)過(guò)和中采用不同成型 工藝和不同擴(kuò)徑率，加工硬化和包辛格效應(yīng)也存在差異。這就需要管廠在分板鋼板成分與性能的基礎(chǔ)上，建立個(gè)性化的鋼管生產(chǎn)工藝，在保證鋼管質(zhì)量的前提下降低生產(chǎn)成本。

 

1制管前后的材料性能試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)材料
試驗(yàn)所用材料為某鋼廠生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度超過(guò)500Mpa和介于485-500Mpa的X70鋼級(jí)鋼板。
其主要化學(xué)成分為：
C 0.05
Si 0.09
Mn 1.54
P 0.009
S 0.002
Mo 0.179
Nb 0.05
V 0.00
Ti 0.007

 

1.2制管工藝
JCOE 成型過(guò)程基本上為純彎曲變形，鋼管內(nèi)表面承受橫向壓縮變形，外表面承受橫向拉伸變形，而在擴(kuò)徑過(guò)和中，整個(gè)管壁承受橫向拉伸變形。采用的合壁厚試樣壓平過(guò)程為純反變曲變形，鋼管內(nèi)表面為拉伸變形，外表面為壓縮變形。因此，在制管完成后，鋼管可能會(huì)因?yàn)榘�辛格效�?yīng)而引起屈服強(qiáng)度的下降。用不同強(qiáng)度的同鋼級(jí)X70鋼板生產(chǎn)直徑1016x21mm鋼管，有針對(duì)性的采用了相應(yīng)的機(jī)械擴(kuò)徑工藝
屈服強(qiáng)度Mpa 485-500 (>500)
銑邊后板寬mm 3083 (3087)
成型步長(zhǎng)/步頻 15 （15）
擴(kuò)徑率% 1.2 （1.0）
擴(kuò)徑后周長(zhǎng) 3195 （3193）

 

1.3試驗(yàn)結(jié)果
制管前后主要力學(xué)性能的檢測(cè)結(jié)果表明，鋼板檢測(cè)屈服強(qiáng)度超過(guò)500Mpa，制管后性能出現(xiàn)了不合格項(xiàng)。

 

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

 

2.1JCOE制管工藝對(duì)鋼管性能的影響
對(duì)于人廠檢驗(yàn)屈服強(qiáng)度平均值為490.1Mpa,抗拉強(qiáng)度平均值為587.5Mpa，抗拉強(qiáng)度平均值為616.25Mpa，屈服強(qiáng)度平均上升了8.9%（43.9 Mpa），抗拉強(qiáng)度平均上升了28.75 Mpa，屈強(qiáng)比介于0.82-0.90之間，平均值上升了0.031。該強(qiáng)度鋼板雖然采用了1.2%擴(kuò)徑率后屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都得到了明顯提升，但是屈服強(qiáng)度仍存在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)（482 Mpa，590 Mpa），安全性指標(biāo)屈強(qiáng)比也大幅上升并接近驗(yàn)收極限0.90（允許5%小于等于0.92）。為此，若要將原材料風(fēng)險(xiǎn)控制到最低水平，建議X70管線鋼板入廠檢驗(yàn)屈服強(qiáng)度應(yīng)控制在500 Mpa以上。
采用1.2%擴(kuò)徑率的加工硬化作用遠(yuǎn)大于預(yù)彎成型、擴(kuò)徑及取樣壓平過(guò)程由于包辛格效應(yīng)造成的屈服強(qiáng)度的下降，鋼管的沒(méi)影式強(qiáng)度比鋼板的強(qiáng)度要高，并且屈強(qiáng)比值 一般會(huì)上升高0.02-0.07。

 

對(duì)于入廠檢驗(yàn)屈服強(qiáng)度平均值為550 Mpa，抗拉強(qiáng)度平均值為625.6 Mpa的鋼板，進(jìn)行1.0%擴(kuò)徑率制管取樣后，鋼管屈服強(qiáng)度平均值為535.6 Mpa，抗拉強(qiáng)度平均值為625.6 Mpa.屈服強(qiáng)度平均略微下降了約15 Mpa，抗拉強(qiáng)度幾乎沒(méi)有發(fā)生變化。其屈強(qiáng)比平均值由0.88下降為0.86。出現(xiàn)了一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)（505 Mpa，625 Mpa）。但也遠(yuǎn)高于鋼管的驗(yàn)收極限（485 Mpa，570 Mpa）。

 

在相同的溫度下（-20攝氏度），不同屈服強(qiáng)度的鋼板沖擊功均值有所不同屈服強(qiáng)度小于500 Mpa的鋼板，其沖擊功均值為324J；屈服強(qiáng)度大于500 Mpa的鋼板，其沖擊功殫值 為344J。制管后（-10攝氏度），屈服強(qiáng)度大于500 Mpa的鋼板，采用1.0%擴(kuò)徑率，其母材沖擊功均值 為437J。屈服強(qiáng)度小于500 Mpa的鋼板，采用1.2%擴(kuò)徑率，其母材沖擊功均值為404J，擴(kuò)徑率由1.0%增大到1.2%，其母材沖擊功平均下么約33J。對(duì)制管前后韌性指標(biāo)作對(duì)比，變化情況，對(duì)用不同擴(kuò)徑率生產(chǎn)后的鋼管沖擊韌性做對(duì)比變化情況明顯。

 

2.2微觀組織對(duì)鋼管性能的影響
TMCP軋制工藝生產(chǎn)的X70管線鋼是微合金鋼，C含量只有0.05%。控制軋制使鐵素體晶粒得到了明顯的細(xì)化，晶粒細(xì)化既能提高強(qiáng)度，又能提高韌性。珠光體含量的減少導(dǎo)致強(qiáng)度的損失可以通過(guò)板出強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化來(lái)彌補(bǔ)。

在光學(xué)顯微鏡下有效貝氏體晶粒心寸是無(wú)法測(cè)量的，這是由于在光學(xué)顯微鏡下大角度和小角度晶界均無(wú)法識(shí)別。因此，就必須借助暗場(chǎng)圖象對(duì)中夠 多的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行電子衍射斑點(diǎn)的系統(tǒng)檢測(cè)。為了多邊鐵素體與貝氏體組織晶粒結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡（TEM）照片。可以看出貝氏體平均統(tǒng)計(jì)晶粒心寸則是貝氏體的若干倍。

 

另一個(gè)更重要的不兩同之處是：在貝氏體中存在著相當(dāng)高的位錯(cuò)密度。位錯(cuò)密度的測(cè)量涉及到相當(dāng)大的電鏡試驗(yàn)費(fèi)用，這是因?yàn)槌�了要統(tǒng)計(jì)位錯(cuò)數(shù)量外，還要利用匯聚衍射光束來(lái)測(cè)量薄膜上許多點(diǎn)的厚度。貝氏體中存在著相當(dāng)高的位錯(cuò)密度，易于實(shí)現(xiàn)多滑移，這種組織使管線鋼具有邊續(xù)的屈服行為。

 

鋼板經(jīng)JCO成型后，在1.2%擴(kuò)徑率下，鋼管壓平拉伸試柆屈服強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果比板材的屈服強(qiáng)度高28 Mpa，這說(shuō)明鋼管成型和擴(kuò)徑過(guò)程中加工硬化作用大于壓平拉伸試樣的包辛格效應(yīng)。

 

鋼板經(jīng)JCO成型后，在1.0%擴(kuò)徑率下，鋼管壓平拉伸試樣屈服強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果比板材的屈服強(qiáng)度下均下降了15 Mpa，這說(shuō)明壓平拉伸試樣的包辛格效應(yīng)大于鋼管成型和擴(kuò)徑過(guò)程中加工硬化作用。

 

3結(jié)論
（1） 擴(kuò)徑率應(yīng)據(jù)原料板材的性能和化學(xué)成分進(jìn)行個(gè)性化柔性選擇。
（2） 為了提高生產(chǎn)效率，制管廠應(yīng)根據(jù)自已的設(shè)備工藝情況，制定鋼板力學(xué)性能的驗(yàn)收條件。
（3） 對(duì)于JCO+機(jī)械擴(kuò)徑的組合，X70鋼級(jí)鋼板驗(yàn)收的最小屈服強(qiáng)度為500 Mpa。
（4） 對(duì)不同擴(kuò)徑率下殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)定，優(yōu)選擴(kuò)徑度。

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