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西安2507/2205不锈钢管的组织与性能(néng)

日期:2024-04-25 08:13
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摘要:<p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:宋體(tǐ);font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-ascii-font-family:Calibri;mso-hansi-font-family:Calibri;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;"><span style="font-family:宋體(tǐ);">西安</span></span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);">2507</span><span style="font-family:宋體(tǐ);font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-ascii-font-family:Calibri;mso-hansi-font-family:Calibri;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;">/2205<span style="font-family:宋體(tǐ);">不锈钢</span></span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">管的组织与性能(néng)</span></span> </p> <p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">采用(yòng)热穿孔工艺,结合多(duō)道次冷轧变形,开发出大口径</span>2507<span style="font-family:宋體(tǐ);">无缝钢管,规格為(wèi)</span></span><span style="font-family:宋體(tǐ);font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-ascii-font-family:Calibri;mso-hansi-font-family:Calibri;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;">219*20</span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);">mm<span style="font-family:宋體(tǐ);">。结果表明:</span><span style="font-family:Calibri;">2507</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">无缝钢管金相组织优良,铁素體(tǐ)含量约</span><span style="font-family:Calibri;">45%</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">~</span><span style="font-family:Calibri;">55%</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">。钢管具有(yǒu)良好的力學(xué)性能(néng),低温冲击功可(kě)达</span><span style="font-family:Calibri;">70J</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">以上。同时,钢管具有(yǒu)较好的耐点腐蚀性能(néng),腐蚀速率小(xiǎo)于</span><span style="font-family:Calibri;">3.0mdd</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">。本次开发的大口径</span><span style="font-family:Calibri;">2507</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">无缝钢管化學(xué)组成、金相组织及室温力學(xué)性能(néng)、低温冲击性能(néng)均满足</span><span style="font-family:Calibri;">ASME SA790</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">、</span><span style="font-family:Calibri;">ISO 13680</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">等产品标准要求,可(kě)以用(yòng)于石化、海洋、油气开采等领域。 </span></span> </p> <p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">超级双相不锈钢</span>(UNS 2507)<span style="font-family:宋體(tǐ);">由于超低碳和高铬、高钼、高氮的成分(fēn)设计,与</span><span style="font-family:Calibri;">UNS S32205</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">双相不锈钢相比,具有(yǒu)更高的强度、更好的耐点腐蚀、耐应力腐蚀性能(néng)。目前主要用(yòng)于各种苛刻环境,尤其是在高氯化物(wù)环境中,常用(yòng)作海水热交换器、海底油田管道缆、海水淡化等装置。 </span></span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><br /> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">苛刻的酸性油气田环境中,根据介质浓度、温度、压力等工况,可(kě)选用(yòng)的材料主要有(yǒu)马氏體(tǐ)不锈钢、双相不锈钢和镍基合金等。因此,在一些高温、高压、高含</span>CO2<span style="font-family:宋體(tǐ);">、</span><span style="font-family:Calibri;">H2S</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">环境中常采用(yòng)镍基合金材料。而在一些含</span><span style="font-family:Calibri;">CO2</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">、</span><span style="font-family:Calibri;">Cl-</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">且</span><span style="font-family:Calibri;">H2S</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">含量较低的油气开采环境中,</span><span style="font-family:Calibri;">2507</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">合金由于具有(yǒu)冷加工硬化显著、抗应力腐蚀性能(néng)好、耐点蚀,相对于镍基合金油井管而言,具有(yǒu)价格低、性能(néng)相当等特点,综合性能(néng)则优于马氏體(tǐ)不锈钢。因此得到越来越广泛的应用(yòng),应用(yòng)形式主要是管材</span><span style="font-family:Calibri;">[1]-[5]</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">。 </span></span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><br /> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">通常来讲,无缝钢管尺寸较小(xiǎo)时,通过热挤压工艺或者热穿孔工艺,结合冷轧工艺可(kě)以生产出符合要求的超级双相无缝钢管。但是,对于大口径超级双相无缝钢管,采用(yòng)热挤压工艺生产比较困难,特别是管材長(cháng)度要求较長(cháng)时。因此,针对大口径</span>(<span style="font-family:宋體(tǐ);">外径大于</span><span style="font-family:Calibri;">219mm)</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">、長(cháng)度较長(cháng)</span><span style="font-family:Calibri;">(9m</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">以上</span><span style="font-family:Calibri;">)</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">等特殊需求,本公司开展了</span><span style="font-family:Calibri;">2507</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">超级双相无缝钢管的研制开发,并形成了批量生产的能(néng)力。 </span></span> </p> <p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);">1<span style="font-family:宋體(tǐ);">、大口径</span><span style="font-family:Calibri;">2507</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">无缝钢管的制造流程 </span></span> </p> <p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">大口径</span>2507<span style="font-family:宋體(tǐ);">合金无缝钢管的整个开发制造流程可(kě)以简化為(wèi):钢锭冶炼</span><span style="font-family:Calibri;">→</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">锻造开坯</span><span style="font-family:Calibri;">→</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">管坯加工</span><span style="font-family:Calibri;">→</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">热穿孔</span><span style="font-family:Calibri;">→</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">冷轧成形</span><span style="font-family:Calibri;">→</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">固溶热处理(lǐ)</span><span style="font-family:Calibri;">→</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">酸洗</span><span style="font-family:Calibri;">→</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">检验</span><span style="font-family:Calibri;">→</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">成品。 </span></span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><br /> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">钢坯由某特钢公司提供,采用(yòng)電(diàn)炉</span>+AOD<span style="font-family:宋體(tǐ);">精炼工艺冶炼。经公司入厂复验,管坯化學(xué)成分(fēn)见表</span><span style="font-family:Calibri;">1</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">,结果表明成分(fēn)符合</span><span style="font-family:Calibri;">ASME SA790</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">、</span><span style="font-family:Calibri;">ISO 13680</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">等相关产品标准要求。管坯各类夹杂物(wù)含量為(wèi)</span><span style="font-family:Calibri;">0.5</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">~</span><span style="font-family:Calibri;">1.5</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">级,也符合技术条件要求,如图</span><span style="font-family:Calibri;">1</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">所示</span></span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><br /> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">钢坯经剥皮机剥皮后,彻底消除表面的缺陷</span>(<span style="font-family:宋體(tǐ);">氧化皮、裂纹等</span><span style="font-family:Calibri;">)</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">。根据实际要求将钢坯进行分(fēn)段、机加工,并进行尺寸公差和表面质量检查。管坯在加热前进行清洗,**管坯内外表面上的油脂和污物(wù),防止管坯在加热过程中被污染,确保管坯质量。将清洗后的管坯送入斜底式加热炉中进行加热到设定温度后,送入斜轧穿孔机中进行热穿孔,得到内外表面质量良好、性能(néng)均匀的穿孔荒管。荒管经过固溶热处理(lǐ)后进行内外表面检验,為(wèi)后续冷轧工艺提供合格的荒管,并為(wèi)*终的成品管材提供了可(kě)靠的质量保证。穿孔荒管在周期式冷轧管机上完成冷轧变形,经过多(duō)道次冷轧,*终轧制出</span><span style="font-family:Calibri;">251mm×17mm</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">的成品钢管,長(cháng)度达</span><span style="font-family:Calibri;">10m</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">以上。 </span></span> </p> <p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);">2<span style="font-family:宋體(tǐ);">、大口径</span><span style="font-family:Calibri;">2507</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">无缝钢管的组织与性能(néng) </span></span> </p> <p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);">2.1 <span style="font-family:宋體(tǐ);">金相组织演化</span></span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);">&nbsp;</span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><br /> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">由于采用(yòng)热穿孔工艺进行荒管制备,穿孔工艺对荒管金相组织的影响非常显著,特别影响到两相比与相组织、形态的控制。如果穿孔工艺控制不好的话,在荒管组织中容易产生金属间相、二次奥氏體(tǐ)相等,进而影响到荒管质量和成品管材的性能(néng)。</span> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><br /> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">试验检验结果表明,热穿孔荒管金相组织较差,两相比例不协调,并且含有(yǒu)较多(duō)的**相,如图</span>2(a)<span style="font-family:宋體(tǐ);">所示。特别是,由于钢材存在随温度的降低发生由韧性到脆性的转变。一旦钢管组织不正常,低温</span><span style="font-family:Calibri;">(-10℃</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">~</span><span style="font-family:Calibri;">-50℃)</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">冲击性能(néng)则大大恶化,冲击功降低到</span><span style="font-family:Calibri;">20J</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">左右,甚至更低,此时断口形貌為(wèi)明显的脆性断裂特征,如图</span><span style="font-family:Calibri;">3(a)</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">所示。因此对热穿孔荒管及中间规格管进行合适的热处理(lǐ),调整钢管内部组织中的两相比例与相组成、形态。试验结果表明,经过适当热处理(lǐ)后,中间管的金相组织逐渐恢复正常,基本上未见金属间相等出现,如图</span><span style="font-family:Calibri;">2(b)</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">所示。低温</span><span style="font-family:Calibri;">(-10℃</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">~</span><span style="font-family:Calibri;">-50℃)</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">冲击性能(néng)逐渐提高到</span><span style="font-family:Calibri;">60</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">~</span><span style="font-family:Calibri;">150J</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">左右,断口特征从脆性断裂转变為(wèi)韧性断裂特征,如图</span><span style="font-family:Calibri;">3(b)</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">所示</span></span> </p> <p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);">2.2 <span style="font-family:宋體(tǐ);">力學(xué)性能(néng) </span></span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><br /> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">从成品钢管取样分(fēn)别进行包括金相、室温拉伸和低温冲击试验、点腐蚀性能(néng)评价试验,以评价钢管的使用(yòng)性能(néng)及工艺性能(néng)。</span> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><br /> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">金相结果如图</span>2(c)<span style="font-family:宋體(tǐ);">中所示。从测试结果可(kě)以看出,成品钢管中两相含量比较均匀,铁素體(tǐ)含量大约在</span><span style="font-family:Calibri;">45%</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">~</span><span style="font-family:Calibri;">55%</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">左右,符合相关产品标准。同时,两相界面清晰、过渡光滑,未见金属间等**相。 </span></span> </p> <p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">对成品规格的</span>2507<span style="font-family:宋體(tǐ);">管的冲击功,进行了检测,结果如图</span><span style="font-family:Calibri;">4</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">所示。从图中可(kě)以发现,无论是固溶态还是冷变形态的成品管,其冲击性能(néng)优异。冲击功随着实验温度的降低而降低,且固溶态的冲击功遠(yuǎn)高于冷加工态。 </span></span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><br /> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">此外,成品管的低温</span>(-10℃)<span style="font-family:宋體(tǐ);">冲击功均高于</span><span style="font-family:Calibri;">70J</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">。对其断口进行观察发现,為(wèi)韧性断裂,如图</span><span style="font-family:Calibri;">3(b)</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">所示。 </span></span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><br /> </span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">采用(yòng)</span>ASTM G48A<span style="font-family:宋體(tǐ);">法进行了点腐蚀实验。结果表明,点腐蚀速率小(xiǎo)于</span><span style="font-family:Calibri;">3.0 mdd</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">。综合金相组织、冲击性能(néng)、室温拉伸、点腐蚀等检验结果,可(kě)以发现,本次开发的大口径</span><span style="font-family:Calibri;">2507</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">无缝钢管性能(néng)优异,完全满足</span><span style="font-family:Calibri;">ASMESA790</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">、</span><span style="font-family:Calibri;">ISO13680</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">标准要求。 </span></span> </p> <p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);">3<span style="font-family:宋體(tǐ);">、结论 </span></span> </p> <p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:宋體(tǐ);font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-ascii-font-family:Calibri;mso-hansi-font-family:Calibri;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;"><span style="font-family:宋體(tǐ);">西安华达不锈钢有(yǒu)限公司</span></span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);"><span style="font-family:宋體(tǐ);">有(yǒu)限公司采用(yòng)热穿孔和冷轧工艺成功开发了规格為(wèi)</span>2</span><span style="font-family:宋體(tǐ);font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-ascii-font-family:Calibri;mso-hansi-font-family:Calibri;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;">19*20</span><span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);">mm<span style="font-family:宋體(tǐ);">的大口径</span><span style="font-family:Calibri;">2507</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">超级双相无缝钢管。大口径</span><span style="font-family:Calibri;">2507</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">无缝钢管金相组织、力學(xué)性能(néng)优异,符合</span><span style="font-family:Calibri;">ASME SA790</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">、状态抗拉强度</span><span style="font-family:Calibri;">/MPa </span><span style="font-family:宋體(tǐ);">屈服强度</span><span style="font-family:Calibri;">/MPa </span><span style="font-family:宋體(tǐ);">延伸率</span><span style="font-family:Calibri;">/% </span><span style="font-family:宋體(tǐ);">硬度</span><span style="font-family:Calibri;">/HRC</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">冷变形</span><span style="font-family:Calibri;">1060 960 27 33</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">固溶态</span><span style="font-family:Calibri;">815 580 44 25ISO13680</span><span style="font-family:宋體(tǐ);">等产品标准,可(kě)用(yòng)于石化、海洋、油气开采等领域。</span></span> </p> <p style="margin:0pt;"> <span style="font-family:Calibri;font-size:10.5pt;mso-spacerun:&quot;yes&quot;;mso-bidi-font-family:&quot;Times New Roman&quot;;mso-font-kerning:1.0000pt;mso-fareast-font-family:宋體(tǐ);">&nbsp;</span> </p>

西安2507/2205不锈钢管的组织与性能(néng)

采用(yòng)热穿孔工艺,结合多(duō)道次冷轧变形,开发出大口径2507无缝钢管,规格為(wèi)219*20mm。结果表明:2507无缝钢管金相组织优良,铁素體(tǐ)含量约45%55%。钢管具有(yǒu)良好的力學(xué)性能(néng),低温冲击功可(kě)达70J以上。同时,钢管具有(yǒu)较好的耐点腐蚀性能(néng),腐蚀速率小(xiǎo)于3.0mdd。本次开发的大口径2507无缝钢管化學(xué)组成、金相组织及室温力學(xué)性能(néng)、低温冲击性能(néng)均满足ASME SA790ISO 13680等产品标准要求,可(kě)以用(yòng)于石化、海洋、油气开采等领域。

超级双相不锈钢(UNS 2507)由于超低碳和高铬、高钼、高氮的成分(fēn)设计,与UNS S32205双相不锈钢相比,具有(yǒu)更高的强度、更好的耐点腐蚀、耐应力腐蚀性能(néng)。目前主要用(yòng)于各种苛刻环境,尤其是在高氯化物(wù)环境中,常用(yòng)作海水热交换器、海底油田管道缆、海水淡化等装置。
苛刻的酸性油气田环境中,根据介质浓度、温度、压力等工况,可(kě)选用(yòng)的材料主要有(yǒu)马氏體(tǐ)不锈钢、双相不锈钢和镍基合金等。因此,在一些高温、高压、高含CO2H2S环境中常采用(yòng)镍基合金材料。而在一些含CO2Cl-H2S含量较低的油气开采环境中,2507合金由于具有(yǒu)冷加工硬化显著、抗应力腐蚀性能(néng)好、耐点蚀,相对于镍基合金油井管而言,具有(yǒu)价格低、性能(néng)相当等特点,综合性能(néng)则优于马氏體(tǐ)不锈钢。因此得到越来越广泛的应用(yòng),应用(yòng)形式主要是管材[1]-[5]
通常来讲,无缝钢管尺寸较小(xiǎo)时,通过热挤压工艺或者热穿孔工艺,结合冷轧工艺可(kě)以生产出符合要求的超级双相无缝钢管。但是,对于大口径超级双相无缝钢管,采用(yòng)热挤压工艺生产比较困难,特别是管材長(cháng)度要求较長(cháng)时。因此,针对大口径(外径大于219mm)、長(cháng)度较長(cháng)(9m以上)等特殊需求,本公司开展了2507超级双相无缝钢管的研制开发,并形成了批量生产的能(néng)力。

1、大口径2507无缝钢管的制造流程

大口径2507合金无缝钢管的整个开发制造流程可(kě)以简化為(wèi):钢锭冶炼锻造开坯管坯加工热穿孔冷轧成形固溶热处理(lǐ)酸洗检验成品。
钢坯由某特钢公司提供,采用(yòng)電(diàn)炉+AOD精炼工艺冶炼。经公司入厂复验,管坯化學(xué)成分(fēn)见表1,结果表明成分(fēn)符合ASME SA790ISO 13680等相关产品标准要求。管坯各类夹杂物(wù)含量為(wèi)0.51.5级,也符合技术条件要求,如图1所示
钢坯经剥皮机剥皮后,彻底消除表面的缺陷(氧化皮、裂纹等)。根据实际要求将钢坯进行分(fēn)段、机加工,并进行尺寸公差和表面质量检查。管坯在加热前进行清洗,**管坯内外表面上的油脂和污物(wù),防止管坯在加热过程中被污染,确保管坯质量。将清洗后的管坯送入斜底式加热炉中进行加热到设定温度后,送入斜轧穿孔机中进行热穿孔,得到内外表面质量良好、性能(néng)均匀的穿孔荒管。荒管经过固溶热处理(lǐ)后进行内外表面检验,為(wèi)后续冷轧工艺提供合格的荒管,并為(wèi)*终的成品管材提供了可(kě)靠的质量保证。穿孔荒管在周期式冷轧管机上完成冷轧变形,经过多(duō)道次冷轧,*终轧制出251mm×17mm的成品钢管,長(cháng)度达10m以上。

2、大口径2507无缝钢管的组织与性能(néng)

2.1 金相组织演化 
由于采用(yòng)热穿孔工艺进行荒管制备,穿孔工艺对荒管金相组织的影响非常显著,特别影响到两相比与相组织、形态的控制。如果穿孔工艺控制不好的话,在荒管组织中容易产生金属间相、二次奥氏體(tǐ)相等,进而影响到荒管质量和成品管材的性能(néng)。
试验检验结果表明,热穿孔荒管金相组织较差,两相比例不协调,并且含有(yǒu)较多(duō)的**相,如图2(a)所示。特别是,由于钢材存在随温度的降低发生由韧性到脆性的转变。一旦钢管组织不正常,低温(-10℃-50℃)冲击性能(néng)则大大恶化,冲击功降低到20J左右,甚至更低,此时断口形貌為(wèi)明显的脆性断裂特征,如图3(a)所示。因此对热穿孔荒管及中间规格管进行合适的热处理(lǐ),调整钢管内部组织中的两相比例与相组成、形态。试验结果表明,经过适当热处理(lǐ)后,中间管的金相组织逐渐恢复正常,基本上未见金属间相等出现,如图2(b)所示。低温(-10℃-50℃)冲击性能(néng)逐渐提高到60150J左右,断口特征从脆性断裂转变為(wèi)韧性断裂特征,如图3(b)所示

2.2 力學(xué)性能(néng)
从成品钢管取样分(fēn)别进行包括金相、室温拉伸和低温冲击试验、点腐蚀性能(néng)评价试验,以评价钢管的使用(yòng)性能(néng)及工艺性能(néng)。
金相结果如图2(c)中所示。从测试结果可(kě)以看出,成品钢管中两相含量比较均匀,铁素體(tǐ)含量大约在45%55%左右,符合相关产品标准。同时,两相界面清晰、过渡光滑,未见金属间等**相。

对成品规格的2507管的冲击功,进行了检测,结果如图4所示。从图中可(kě)以发现,无论是固溶态还是冷变形态的成品管,其冲击性能(néng)优异。冲击功随着实验温度的降低而降低,且固溶态的冲击功遠(yuǎn)高于冷加工态。
此外,成品管的低温(-10℃)冲击功均高于70J。对其断口进行观察发现,為(wèi)韧性断裂,如图3(b)所示。
采用(yòng)ASTM G48A法进行了点腐蚀实验。结果表明,点腐蚀速率小(xiǎo)于3.0 mdd。综合金相组织、冲击性能(néng)、室温拉伸、点腐蚀等检验结果,可(kě)以发现,本次开发的大口径2507无缝钢管性能(néng)优异,完全满足ASMESA790ISO13680标准要求。

3、结论

西安华达不锈钢有(yǒu)限公司有(yǒu)限公司采用(yòng)热穿孔和冷轧工艺成功开发了规格為(wèi)219*20mm的大口径2507超级双相无缝钢管。大口径2507无缝钢管金相组织、力學(xué)性能(néng)优异,符合ASME SA790、状态抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/% 硬度/HRC冷变形1060 960 27 33固溶态815 580 44 25ISO13680等产品标准,可(kě)用(yòng)于石化、海洋、油气开采等领域。