超大壁厚X80板管拉伸性能分析

超大壁厚X80板管拉伸性能分析

李建一，刘湘军，陈楠，马相军，王猛，刘毅，闫欢欢

华油钢管有限公司，河北 青县 062658

摘要: 对不同钢厂生产的壁厚21.4mm/22mm、X80热轧卷板以及制成的螺旋焊管拉伸性能进行统计分析。结果表明，制管后屈服强度和抗拉强度均呈升高趋势，且屈服强度增加量大于抗拉强度，钢管成型和静水压试验引起的形变强化是拉伸性能变化的主要因素。建议研究不同钢厂卷板性能变化规律，合理制定卷板订货技术条件，以实现超大壁厚X80螺旋焊管优质的质量管控。

关键词：X80，螺旋焊管，拉伸性能，成型，静水压试验，形变强化

0、前言

近年来，随着国内外重大管道工程陆续开工建设，我国X80螺旋焊管产品的壁厚已达到21.4mm/22mm[1]，钢管制造及管材性能控制难度显著增加。拉伸性能是代表材料强度、塑性的一系列指标，研究分析制管过程中拉伸性能的变化规律，可为合理确定卷板订货技术条件提供数据支撑，避免指标过低造成的钢管拉伸性能不合和指标过高造成的技术浪费，对于螺旋焊管产品质量管控具有重要意义。

1、试验材料

采用国内3家钢厂（A、B、C）生产的超大壁厚21.4mm/22mm 、X80钢级热轧卷板进行钢管制造。卷板采用了低C、高Mn和Mo-Cr-Ni合金设计体系，通过添加一定量的微合金元素实现固溶强化、沉淀强化和晶粒细化作用，控制CEpcm≤0.20%。

2、拉伸性能

对X80钢级21.4mm/22mm热轧卷板和Ф1422mm×21.4mm和Ф1219×22mm螺旋焊管的拉伸试验结果进行统计。采用Ф12.7mm圆棒试样，按照ASTM A370标准要求进行试验。不同钢厂生产的超大壁厚X80 卷板制管前后拉伸性能差异对比见表1。

表1X80钢级板管拉伸性能差异对比（平均值）

3、分析与讨论

    从表1中可看出，屈服强度方面，3家钢厂制造超大壁厚X80热轧卷板在制管后，屈服强度均出现提升，最大的平均值提高了19MPa，最小的平均值提高了4MPa，总平均提高了13MPa，其中钢厂B提高的最多，A钢厂提高的最少。抗拉强度方面，3家钢厂制造超大壁厚X80热轧卷板在制管后，抗拉强度变化不大，最大的平均值提高了11MPa，最小的平均值降低了4MPa，总平均提高了3MPa，其中钢厂C提高的最多，A钢厂略微降低。综合以上数据，超大壁厚X80热轧卷板制成钢管后屈服强度、抗拉强度平均值均呈升高趋势，抗拉强度增加值小于屈服强度，是因材料的抗拉强度由材料形变强化的饱和值所决定[2]，强度越高变化值越小，故抗拉强度的增加值小于屈服强度。屈强比方面，因制管后屈服强度和抗拉强度都呈升高趋势，且屈服强度增加值大于抗拉强度，故钢管屈强比呈升高趋势，最大的平均值提高了0.02，最小的平均值降低了0.01，总平均提高了0.01。伸长率方面，制管后钢管伸长率整体呈降低趋势。最大的平均值降低了2%，最小的平均值保持不变，总平均降低了-1.2%。

钢管与卷板之间的强度差异是形变强化和包申格效应综合作用的结果[3]。X80管线相关标准要求，采用圆棒试样进行拉伸试验，试样不需要压平，不存在包申格效应引起的强度损失，因此超大壁厚X80板管性能差异的主要因素是钢管制造过程中卷制成型和静水压试验引起的形变强化。X80管线钢组织类型为针状铁素体，该组织存在着高密度的可移动位错，易实现滑移，使材料具有连续的屈服行为，在钢管成型和静水压试验过程中产生形变强化提高强度。同时，Mo合金化管线钢有较强的固溶强化作用，改善厚壁板材表面及芯部的冷却均匀性，具有连续的应力-应变曲线，这种强的形变强化能力则表现为制管后强度提升。

4、结 语

    （1）超大壁厚X80热轧卷板制成螺旋焊管后，屈服强度和抗拉强度均值均呈现升高趋势，且屈服强度增加量大于抗拉强度，屈强比呈升高趋势，伸长率呈降低趋势。

    （2）螺旋焊管卷制成型和静水压试验的形变强化作用是引起材料强度变化的主要因素。Mo合金化管线钢具有连续的应力-应变曲线，适量添加，使超大壁厚X80管线钢具有较强的形变强化能力，表现为制管后强度提升。

    （3）各钢厂制管后拉伸性能变化情况各有特点，建议进一步研究不同钢厂卷板性能变化规律，合理制定卷板订货技术条件，以实现超大壁厚

X80螺旋焊管优质的质量管控。

参考文献

[1]王晓香.当前管线钢管研发的几个热点问题[J].焊管,2014,37(04):5-13.

[2]高惠临.管线钢与管线钢管[M].北京：中国石化出版社，2012.

[3]孙宏,田鹏,王晓香.X80钢级螺旋焊钢管力学性能研究［J］.压力容器，2009，26（04）：1-4，3.