X80钢级Φ1 219mm×33mm/37.9mm热煨弯管研制

0 引言

近年来，随着对管道输送量及安全性能要求的不断提高，高钢级、厚壁管道成为主流。西气东输三线、陕京四线等X80钢级Φ1 219mm管道项目中三类地区热煨弯管壁厚达33mm；四类地区干线钢管理论壁厚达33mm，而对应的热煨弯管的壁厚达37.9mm。采用高钢级、大直径、厚壁焊管进行高压、大输量、长距离的天然气输送已经成为我国天然气管道的发展趋势[1-4]。

在国内，西气东输三线开始采用壁厚32mm及33mm的X80钢级热煨弯管，由于批量小、工厂首次开发，生产时焊接缺陷多，理化性能检验的不合格率偏高。在国外，仅俄罗斯的巴甫年柯沃—乌恰天然气管道应用了少量由日本和欧洲生产的K65钢级Φ1 420mm×33.4mm干线管，其指标与本项目研发的干线管存在一定的差异。同时，国外已建设的管道未检索到壁厚25mm以上X80钢级热煨弯管的应用[5-8]。因此，研究X80钢级Φ1 219mm×33mm弯管母管及热煨弯管的制造技术，实现该规格直缝焊管的工业化批量生产，满足工程建设的需要，对促进我国大直径、大壁厚X80钢级钢管制造技术的进步具有重要意义。同时，作为技术储备，成功试制了X80钢级Φ1 219mm×37.9mm热煨弯管产品。

1 弯管母管及热煨弯管产品主要技术指标

X80钢级Φ1 219mm×33mm/37.9mm弯管母管及热煨弯管研制的主要依据标准有两个，分别是CDP－S－OGP－PL－017—2014－3《油气管道工程用感应加热弯管母管技术规格书》和CDP－SOGP－PL－016—2014－3《油气管道工程用感应加热弯管技术规格书》，具体性能指标要求见表1。

表1 X80钢级弯管母管及热煨弯管的力学性能标准要求

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2 弯管母管用钢板的研发

2.1 壁厚33mm母管用钢板成分与组织设计

目前高钢级管线钢成分均为超低碳微合金化。通过降低C的质量分数，改善钢的低温韧性、断裂抗力、延展性及成型性，增加Mn的质量分数，以弥补管线钢因降低碳的质量分数而损失的屈服强度[9-11]；添加Nb、Ni等合金元素，细化晶粒，同时通过控制V、Nb、Ti等微合金化元素的质量分数使管线钢获得最佳的韧性和焊接性。

NM360衬板具有如下特点：① 强度高，具有高的屈服强度和抗拉强度，对脆性破坏的抗力也极大。② 韧性高，具有优良的低温韧性，因此可在大型焊接结构件和低温环境中使用。③ 优秀的焊接性能，成分设计时极力减低碳含量、碳当量和热敏感系数，以提高焊接性能，因而具有优秀的焊接接头性能。④ 优秀的加工性能，钢板可进行冷加工、弯曲加工和切断加工。气体切断时，即使不预热也不会出现裂缝。进行预热加工时，调质钢需在回火温度以下加工。⑤ 高超的耐磨损、耐腐蚀性，由于含有钼、铬等合金元素，与一般钢材比较，耐腐蚀性良好，硬度也比较高，耐磨损性也良好。

对于X80钢级厚壁弯管母管用钢板的成分设计，需考虑热煨弯制及热处理过程对钢管性能的影响，如淬透性、钢管强度降低及回火稳定性等因素，即通过Cr、Mo、Ni固溶强化，以及Nb、V、Ti细晶强化的联合强化机制，提高强韧性，同时控制C、Mn含量上限，降低回火脆性倾向。通过反复试验，确定了化学成分，并和钢厂联合开发出了热轧钢板，其化学成分见表2。钢板组织主要为针状铁素体+粒状贝氏体，在贝氏体基体中存在少量尺寸细小的多边形铁素体软相，以提高材料的形变加工性能和韧性，X80钢级Φ1 219mm×33mm弯管母管用钢板的微观组织如图1所示。

表2 X80钢级Φ1 219mm×33mm弯管母管用钢板主要化学成分%

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图1 X80钢级Φ1 219mm×33mm弯管母管用钢板显微组织

2.2 壁厚37.9mm母管用钢板成分与组织设计

鉴于Φ1 219mm×33mm热煨弯管母管成分设计经验，综合考虑大壁厚弯管煨制成型过程中的淬透性，保证弯管热处理后的管体强度。同时为了提高弯管管体低温冲击性能，采取了降低Mn、Si等合金元素，提高Ni、Mo等合金元素的设计方案，设计了X80钢Φ1 219mm×37.9mm弯管母管用钢板的化学成分，结果见表3。钢板组织以细小的针状铁素体+贝氏体为主，其微观组织如图2所示。

表3 X80钢级Φ1 219mm×37.9mm弯管母管用钢板主要化学成分 %

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图2 X80钢级Φ1 219mm×37.9mm弯管母管用钢板显微组织

3 弯管母管焊接工艺及接头性能

3.1 焊材匹配

国内管线钢管焊接普遍采用Mn、Mo、Ti、B合金体系埋弧焊丝，该规格的焊丝在西气东输二线、三线管线焊接中已积累了较为丰富的业绩，且针对X80及以下钢级的钢管使用此焊丝焊接，可以保证焊缝强度，且性能稳定。

Fas、Fasl在对照组与实验组中均见表达，主要表达于滋养细胞细胞膜、细胞浆或蜕膜组织中。实验组胎盘Fas表达高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1，图2A、2B。实验组Fasl表达低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1，图3A、3B。

研究表明，焊缝的韧性指标主要受焊剂成分的影响，而且不同渣系及粒度的焊剂对焊缝成形及焊接缺陷的控制有不同的影响。西气东输二线的建设为X80管线钢管的生产实践积累了大量的经验[12-15]，尤其是26.4mm厚壁X80钢管的成功应用，积累了丰富的焊接经验。因此，借鉴这些焊接经验，计划从前期生产中常用的几种焊剂里对比优选出适用于此弯管项目的焊剂，以保证项目的顺利开发。

X80钢用埋弧焊剂工艺性能及焊缝冲击韧性统计对比见表4。由表4可见，国产B焊剂的性能明显优于其他两种焊剂，而且国产B焊剂的价格适中，综合考虑产品质量及经济性，本项目的开发选用B焊剂。

表4 X80钢用埋弧焊剂工艺性能及焊缝冲击韧性对比

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3.2 焊接工艺优化

厚壁钢管的焊接势必要增加焊接线能量，但对于微合金体系的厚壁X80钢管来说，焊接线能量的增加会导致焊接接头脆化的加剧，易造成焊缝与热影响区的冲击不合格。此外，热影响区软化严重，易出现反弯不合格。但如果降低焊接线能量，又会产生焊接缺陷（如夹渣、气孔及未焊透等），致使焊接一次通过率偏低，材耗大，不能满足批量生产的条件。

经过反复试验，形成了小角度坡口、低线能量快速焊接的方法，调整内外焊缝的熔合比，优化后的焊接工艺与常规焊接工艺相比，线能量降低了约15%；焊缝余高较低，约1.0mm；内外焊熔透深度适中，约2.0mm。该焊接方案得到的焊缝及热影响区的冲击韧性较高，也相对稳定。焊接工艺优化前后33mm壁厚X80钢管焊缝形貌对比如图3所示。

图3 焊接工艺优化前后33mm壁厚X80钢管焊缝形貌对比

3.3 焊接接头韧性

X80钢级Φ1 219mm×33mm母管－20℃夏比冲击韧性检测结果见表5。由表5可知，其拉伸及冲击性能均满足标准要求，且焊缝及热影响区均具有良好的韧性，焊缝冲击功均值达177 J，热影响区冲击功均值达160 J。

X80钢级Φ1 219mm×37.9mm母管－20℃夏比冲击功见表6。由表6可知，母管管体、焊缝及热影响区的冲击韧性均满足标准要求。X80钢级Φ1 219mm×37.9mm母管管体横向夏比冲击韧脆转变曲线如图4所示。由图4可知，母管管体的夏比冲击韧脆转变温度在－40℃以下。

在式(38)中，M，K0，K2和Mc是对称矩阵，K1和G是反对称矩阵，这一项描述旋转产生的陀螺效应，而和这两项表示旋转产生的离心效应这一项只产生静变形，不会产生振动。f0(θ，t)既可以包含不移动的节点力，也可以包含移动的节点力。

表5 X80钢级Φ1 219mm×33mm母管-20℃夏比冲击韧性检测结果

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表6 X80钢级Φ1 219mm×37.9mm母管-20℃夏比冲击功

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图4 X80钢级Φ1 219mm×37.9mm母管管体横向夏比冲击韧脆转变曲线

4 弯管煨制热处理工艺及弯管性能

4.1 弯管煨制热处理工艺

4.1.1 煨制温度对弯管力学性能的影响

通过研究煨制温度对弯管力学性能的影响规律，确定合理的煨制加热温度范围。不同煨制温度对弯管力学性能的影响如图5所示。

不禁要问，学者提出这样的看法有什么根据！试想，能篡改史诗的喇嘛，在所有的喇嘛中，不可能是等闲之辈，他们作为佛门弟子怎么竟连“三十三天”和“九十九天”的区别都搞不清楚？这种说法显然不合情理。我以为，此部史诗中存在这些矛盾情节，主要原因在于，伴随着时代的发展和蒙古地区的社会变迁，萨满教之外的各种宗教(绝不仅仅是佛教)相继进入蒙古地区，并对蒙古族各文化领域，尤其对蒙古族信奉的原始宗教——萨满教产生一定的影响，不同宗教的接触碰撞，必然会导致蒙古地区的宗教思想由单一向纷繁复杂而发展。

图5 不同煨制温度对弯管力学性能的影响

由图5可以看出，随着感应加热温度的增加，弯管管体的强度逐渐增大。当温度高于T4时，管体强度满足标准要求。当加热温度小于T4时，弯管在－20℃下的冲击性能维持在较高的水平。

当加热温度高于T4时，奥氏体晶粒开始粗化，冲击韧性开始降低；当试验温度高于T5时，奥氏体晶粒长大明显，导致冲击冲击性能大幅下降。因此，确定T4～T5为最佳的煨制温度，此时管体强度满足标准要求，韧性较好。

4.1.2 煨制回火温度对弯管力学性能的影响

通过以上对高速公路桥梁施工技术问题的阐述和分析可知，我国高速公路桥梁施工中还存在一些问题，严重影响了桥梁的质量以及人们的出行安全。基于此，要有效改善高速公路桥梁施工技术的不足，应针对上述问题积极采取相应的策略。

通过研究回火温度对弯管力学性能的影响规律，确定合理的回火温度范围。不同回火温度对弯管力学性能的影响如图6所示。

创业大学生在选取项目的时候，不能对项目进行很好的需求分析，导致所开发的产品、选择的项目跟市场有些脱节。大学生双创所涉及的领域过于狭小。他们大多选择与餐饮、服务类相关的领域，比如跑腿、奶茶，餐厅等。虽然这些行业存在着风险低、容易开业等优势，但是与大学生自身所学专业偏离较大，不容易产生质变。还有的同学选择了“互联网+”概念相关的领域，比如智能机器人、智慧环境、智慧社区，智慧医疗等，这些项目虽然和大学生的所学专业相关。但他们的需求分析不够，产品功能较弱，没有很强的市场竞争力。

由图6可以看出，回火温度控制在H4～H6可以得到较为理想的弯管综合力学性能。在该回火温度范围内，碳化物（主要为Nb、V、Ti的C、N化物）以细小的微粒状从饱和的固溶体中析出，均匀地弥散分布于晶界之间，较好的发挥了微合金碳、氮化物的沉淀强化作用。另外，回火过程在一定程度上消除了弯管成型时残余在管体内部的部分应力，使得材料的韧性有所改善。

七夕来了，关于七夕你知多少？作为中国人，如若只知西方2月14日，对世代相传的阴历七夕不知其然，可就要贻笑大方了。七夕也蕴含着中华民族对爱情最为朴实归真的愿景，作为一名中国人，要读懂中国人自己的节日，在中华传统文化中感悟真爱。

图6 不同回火温度对弯管力学性能的影响

当回火温度高于H6时，由于微合金碳、氮化物已经充分析出，M/A做为硬化相也充分消溶，沉淀强化和细晶强化的作用不再明显。由于在高温回火时有害物质的析出，反而产生了高温回火脆性倾向，并伴随有二次硬化产生，所以管线钢的韧性呈明显下降趋势。

（1）纸质货币的发行需要成本，数字货币的应用将会大大降低货币的制造成本及流动成本。如果实现数字货币普及，对生态系统保护也是十分有利。

综合考虑，在保证管体强度具有一定裕量的前提下，获得较高的焊缝韧性，最终确定弯管的回火热处理温度为H5～H6。

4.2 弯管性能

4.2.1 壁厚33mm的弯管性能

对煨制的弯管进行力学性能检测，X80钢级Φ1 219mm×33mm弯管拉伸性能检测的 结果见表7，－20℃夏比冲击性能见表8。由表7可见，壁厚33mm弯管的拉伸性能全部合格，屈服强度571～588 MPa，抗拉强度661～712 MPa，屈强比均控制在较低水平0.85～0.87。焊缝抗拉强度700～712 MPa，与管体实现了等强匹配。由表8可见，壁厚33mm弯管的冲击韧性优于标准要求，热处理后最薄弱部位焊缝的冲击功达125 J。

表7 X80钢级Φ1 219mm×33mm弯管拉伸性能

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表8 X80钢级Φ1 219mm×33mm弯管-20℃夏比冲击性能

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4.2.2 壁厚37.9mm的弯管性能

对煨制的弯管进行力学性能检测，X80钢级Φ1 219mm×37.9mm弯管拉伸性能结果见表9，－20℃夏比冲击性能见表10，金相及硬度试验结果见表11。由表9可见，壁厚37.9mm弯管拉伸性能全部合格，屈服强度567～593 MPa，抗拉强度667～724 MPa，屈强比均控制在较低水平0.84～0.87。焊缝抗拉强度702～724 MPa。由表10可见，壁厚37.9mm弯管的冲击性能全部合格，弯曲段焊缝冲击功108 J，满足标准要求。由表11可见，壁厚37.9mm弯管的金相及硬度检测结果均满足标准要求。

表9 X80钢级Φ1 219mm×37.9mm弯管拉伸性能

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表10 X80钢级Φ1 219mm×37.9mm弯管-20℃夏比冲击性能

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表11 X80钢级Φ1 219mm×37.9mm弯管金相及硬度试验结果

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5 “钢板-母管-弯管”性能变化规律

X80钢级33mm厚钢板制成母管后，屈服强度上升，相对于同规格的干线用管上升幅度较小，在10～58 MPa范围；37.9mm厚钢板制成母管后，屈服强度上升幅度较大，达100～102 MPa，而抗拉强度有小幅降低，结果导致母管的屈强比达到标准上限0.95，但这种情形在制成弯管后会有明显改善，也是指导下一步优化制管工艺的数据基础。

资产评估行业作为新兴产业进入我国经济市场，相对于其他服务行业，社会对于资产评估的认识程度很低，导致资产评估从业人员在社会上不受重视。由于很多资产评估人员经验不足，导致评估业务出现问题甚至出现评估失败，会对资产评估行业声誉起消极作用，造成从业人员被质疑专业性。这种恶性循环使得社会对于资产评估行业愈加地不重视，继而会影响整个资产评估人才培养，使资产评估专业人才数量相应减少。

母管制成弯管后，弯管强度低于钢板和母管强度，与母管相比，33mm和37.9mm壁厚弯管屈服强度平均分别降低79 MPa和163 MPa，抗拉平均分别降低59 MPa和91 MPa；且壁厚越大，强度降低越多，屈强比降低。弯管的管体与焊缝冲击功均有所下降，33mm壁厚弯管较母管分别下降47 J和52 J，37.9mm壁厚弯管分别下降14 J和58 J，热影响区冲击功均较母管上升。

6 结论

（1）开发出了适用于X80钢级壁厚33mm及37.9mm母管用钢板的合金与组织设计优化方案，即通过Cr、Mo、Ni固溶强化，以及Nb、V、Ti细晶强化的联合强化机制，提高强韧性，同时控制C、Mn含量上限，降低回火脆性倾向。在组织设计中提出了适当增加细小多边形铁素体软相的比例，使钢板具有良好的形变加工性能，保证了母管的屈强比指标。

（2）开发了壁厚33mm及37.9mm弯管母管低热输入及焊材匹配的焊接工艺技术，采用小角度坡口设计、快速焊接，有效减少了焊缝金属的填充比例，降低焊接热输入13.7%，获得了优良的焊接接头韧性。壁厚33mm母管焊缝冲击均值达到177 J，热影响区均值160 J；壁厚37.9mm母管焊缝冲击均值达到166 J，热影响区均值112 J，优于标准均值（≥90 J）。

（3）开发出了壁厚33mm及37.9mm弯管煨制加热温度及热处理回火温度对弯管性能的影响规律，以及适用于壁厚33mm及37.9mm弯管的制造工艺。

（4）得出了X80钢级壁厚弯管母管由钢板到母管的形变强化规律，以及由母管到弯管的性能变化规律，为今后X80钢级大壁厚钢板和弯管制定合理性能指标提供了参考。

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