国外超高强度管线钢管研发的新进展

　　斯提兹维尔项目概况

　　斯提兹维尔回路钢管直径1067mm，长度为19.7km，其中： 5.5km为X100大应变直缝埋弧焊钢管，壁厚为14.3mm，重量约2000 t； 2km X100螺旋焊钢管，壁厚为12.7mm，重量约660t；其余为X80钢管，壁厚为13.4mm； X100试验段建设于2006年夏天完成。

　　斯提兹维尔项目X100大应变管材的技术规范

　　斯提兹维尔X100试验段管道采用基于应变的设计，要求采用大应变管线钢管。钢管技术规范除对横向拉伸性能外，还对纵向拉伸性能提出要求，要求均匀延伸率不小于4.0%，屈强比，不大于93%。要求应力-应变曲线形状是，“圆屋顶”（Round-house）型的。为了准确地规定应力-应变曲线的形状，引入了一个“应力比”参数，其定义为在某个应变范围内的应力比值。应力比是代表应变硬化性能的参数。通过对不同应变区间多个应力比的要求，还可规定应力-应变曲线的形状。对纵向**低屈服强度和强度范围（**高屈服强度-**低屈服强度）的要求低于对横向的要求。依靠这些规定保证了环焊缝接头的过匹配，这对于防止环焊缝断裂是必要的。钢管横向屈服强度的测定采用圆棒试样，但没有按API 5L要求测定Rp0.2，而是仍按加拿大标准测定Rt0.5

　　X100大应变板材制造的关键技术

　　双相显微组织的控制，在现代TMCP工艺中，通过控制加速冷却条件可以获得双相显微组织。显微组织包括精细的多边形铁素体和贝氏体相。由于获得了细晶粒的铁素体-贝氏体双相显微组织，即使是高强度的X100级钢也能获得高变形能力和优良韧性的平衡。采用在线热处理改善夏比吸收能量，采用独特的在线热处理（HOP）工艺。板材在加速冷却之后立即被感应线圈迅速加热。通过降低位错密度改善夏比冲击性能。对加热温度实施精心控制，这样只发生位错的恢复，而不引起拉伸性能如屈服强度和抗拉强度的显著变化。

　　 X100大应变钢管的批量生产，化学成分以及板材和管子制造，日本JFE钢铁公司为斯提兹维尔项目生产了约2000吨X100管线钢管。采用低碳微合金设计，为了提高强度，增加了元素锰和钼的加入量，但碳当量足够低，可以获得良好的韧性和可焊性。            板材制造采用控制轧制随后加速冷却，在加速冷却后进行在线热处理的工艺。钢管采用UO成型、4丝埋弧焊接。精心控制管子的成型和焊接状态，以获得良好的几何形状和焊缝性能。

　　环焊缝性能

　　环焊缝焊接评定结果表明，焊缝的热影响区的宽度只有1mm左右，未发现明显软化。焊缝金属几乎所有部分的硬度都高于母材。这说明环焊缝达到了过匹配。焊缝横向拉伸试样断口位于母材。环焊缝接头的夏比冲击试验和CTOD试验的转折温度都低于-50℃；在-45℃时焊缝金属和熔合线都获得了超过100J的相当高的夏比吸收能；在-15℃的低温下也获得了高水平的CTOD值。上述夏比和 CTOD试验结果表明本项目X100焊接接头表现了强大的抗脆性断裂启裂能力。为了评价环焊缝接头的拉伸应变容量，进行了含有熔合线和焊缝金属表面缺陷的弧形宽板拉伸试验。试验表明，对于长度65mm，深度3mm的缺陷，获得了超过2%的高拉伸应变能力。可见规范钢管纵向性能对提高环焊缝焊接的可靠性具有关键意义。

　　TransCanada管道公司因斯提兹维尔项目X100试验段取得圆满成功再次获得2008年全球管道奖。