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石油天然气工业用新钢板.pdf
6 钢 铁 译 文 集 2007年第2期
石油天然气工业用新钢板
Norbert Bannenberg等
摘 要 今后几十年能源供应安全将成为一个主要的问题,使用可靠的材料建造地面和海底
管线为能源供应提供保障。石油和天然气工业需要具有上乘性能的钢材。本文介绍了适用于恶
劣条件的现代厚板的设计和生产方法。为了生产机械与焊接性能俱佳且平衡的钢板,以系统的研
究和设计工作为基础,对炼钢厂与钢板厂现代化设备的潜力进行了挖掘。尤其是二次冶炼和热机
械轧制技术的进步,使适应全球石油与天然气工程需要的新钢种问世。世界能源消费在稳定地增
加,一项预测显示,从2000年到2050年世界能源消费将翻番。未来能耗的增长主要是天然气,天
然气的开采和运输条件将越来越恶劣,如北极地区或深海海底。对于管线钢、海洋结构、船舶等的
材料设计和生产,这也是个极大的挑战。钢板生产必须满足新的要求。
关键词 热机械轧制 微合金化钢 ACC一温度分布图
1 现代板材钢的冶金学 段激活。图2显示了影响钢板性能的手段和
复杂的钢板生产的第一步是炼钢工艺, 机理。
炼钢厂中的工序有铁水脱硫、BOF工艺、二
次冶炼和浇铸等。图1示出了炼钢过程中
硫、磷、氮含量的演变以及能够达到的终点全
氧和氢含量。脱鳞在BOF冶炼过程中实施,
脱硫主要在铁水预处理和二次冶炼期间进
行。板坯中可达到的典型含量水平是:硫≤
lOppm,磷≤100ppm,氮≤50ppm,全氧≤
15ppm,氢≤4ppm。
H含量。ppm 图2 影响钢板性能的工具和机理
≤1.5≤2.5≤3 5≤4 5
l0o0
S P {
500
‘
100 \ { 籁 在不同的工艺阶段可对晶粒尺寸施加影
啦 50 N L T 、. 响。晶粒细化可同时提高强度和韧性,所以
、 l/ I 磔 是一个关键问题。铁素体晶粒尺寸的细化受
Z lO
{. -_ !聿
一 限于一个特定的范围,但是用铁素体显微组
脱 脱 BOF真空真空结晶 O±含量,ppm 织仍能获得 API 5L—XTO(屈服强度≥
硫 硫 处理处理器试
前 后 前 后 样 483MPa的钢种)的性能L1]。对于高端性能
图1 炼钢工艺阶段杂质元素含量的演变 要求(如高强度或高韧性),必须采用贝氏体
显微组织或组元[2 ]。这类钢种的特点是高
获得所需的机械性能和技术特性的冶金 强度与高韧性的合理平衡和有限的合金化,
机理,必须通过合金化在钢板制造的不同阶 以确保足够的焊接性能,满足了用户对钢材
2007年第2期 钢 铁 译 文 集 7
性能越来越高的要求。 N~与TM一加工变量的比较。为了说
不同工艺变量的温度一时间方案。前述 明与传统的轧制后热处理炉中正火相比通过
冶金技术允许根据特定需要使用量身定做的 TMCP一变量获得的产品性能,图4对屈服
工艺变量。最重要的变量在图3的温度一时 强度(YS)、抗拉强度(TS)和显微组织进行
间示意图中进
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