高强低合金管线钢相变行为与其组织性能

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1、第一章文献综述图1-1管线钢钢级随年代的发展变化r刀Figurel-1Linepipegradeevolution(2)韧性要求天然气管线的运行压力越来越高，同时管径不断加大，使得管道发生延性断裂的风险也越来越大。在保证管线输送能力的同时，必须要使管线钢具有足够高的安全性。其中主要的要求之一就是具有高的韧性。由于高韧性是防止起始断裂并阻止断裂扩展的必要要求，因此是影响管线断裂的关键的影响因素呻1。特别是对于高压输气用钢管，还必须要有很高的夏比冲击韧性(CVN，CharpyV-Notch)阳1。同时随着管线钢级的提高，对于钢材低温韧性的要

2、求也在不断的提高n0。。(3)屈强比屈强比也是对高性能管线钢有重要影响的一个考虑因素。屈强比即屈服强度与抗拉强度的比值，屈强比越低，钢管从产生塑性变形到最终断裂的形变容量越大。大部分公司的规范都限制屈强比

3、滑坡等)的抗力，以保证输送安全。铁素体+珠光体型管线钢具有明显的自然屈服点，抗管道变形性能较低；而贝氏体(针状铁素体)+铁素体组织的管线钢具有圆屋顶型应力．应变曲线，具有较高的抗变形能力。我国用于西气东输的管线钢就是轧后快冷的贝氏体+铁素体管线钢(针状铁素体／贝氏体)。(5)焊接性能第一章文献综述影响钢焊接性能的因素较多，通常有淬硬倾向、焊接应力以及氢的影响三者。钢的淬硬倾向可通过碳当量来评定。焊接过程中的应力是产生冷裂纹的先决条件，管道焊接安装所产生的附加应力与壁厚、管径关系也较大。而钢中的氢也是产生冷裂纹的一个重要因素，冷裂纹是通过

4、氢在钢中的溶解、扩散和聚集而产生的，随着含氢量的增加，临界裂纹应力下降⋯】。管线钢碳当量低，焊接氢致裂纹敏感性低，为减少避免产生裂纹所需的工艺措施，并降低焊接热影响区的性能损害程度，应具体根据实际定购材料情况以及工程施工实际要求，进行焊接工艺评定。因此，单纯提高强度是相对容易做到的，并且仅仅提高强度是毫无意义的，必须同时提高钢的综合性能。1．3海洋油气管的发展及前景1．3．1海洋石油工业发展现状由于人类对油气能源的迫切需求，使得早在1897年就已经开始了对于浅海领域的石油开采研究，始于加利福尼亚的萨默兰岛睢1。从那以后，管线成为了海洋油

5、气的唯一的输送方式。陆上石油资源危机问题日渐突出，也急需寻求油气储量的接替区域，而海洋石油资源的开发适逢其时，发展迅速，为世界石油工业甚至世界的经济发展起到重要的作用。世界海洋石油资源占世界石油资源总量的34％。目前全球已有100多个国家在进行海上石油勘探，其中一半以上对深海进行了石油勘探。据不完全统计，从1992年开始，海洋石油产量以每年3．7％的速度(石油总产量平均增速为1．1％)高速增长。到2003年，海洋石油产量达12．57亿吨，占总产量的34．1％，海洋天然气产量达6856亿立方米，占天然气总产量的25．8％。其后几年虽然全球

6、石油总产量稳定在36"-'40亿吨，但海洋石油及天然气的产量比例逐步提高到38％及32％左右。世界海洋石油工业的一个特点是深海油田的开发。在水深小于200m的水域只有280亿吨的石油储量，而大于200m深的深海水域，估计石油蕴藏量达3000亿吨(这与探明储量的概念不同，只是估计数)。因此深水油气田开发是当前海上油气勘探与开发的发展趋势，随着大型海上深水油气田的不断发现和深海开发技术水平的不断提高，全球海上油气的勘探与开发正在由浅水向深水的方向转移，这在很大程度上也推动了深海管线钢的生产研究。当前，深水油气田开发最活跃的地区是墨西哥湾、巴

7、西海域和西非海域，而西非被认为是深水开发最具前景的地区。在深水和超深水条件下，深水油气田的开发将面临许多技术挑战，如流动保第一章文献综述障、水下生产系统、立管系统、水面生产结构、输送系统等的技术问题。海上油气输送系统包括生产管道(Flowline)、外输管道(Pipeline)和立管系统(Riser)。现今，管线钢的生产技术已经能够满足于1800m以上深度水位的应用。但是普遍的，管线的生产以及应用的成本要高于钻井以及生产其他部件的成本，因此很大程度上制约了深海领域的油气开采，所以对于管线钢的优化的一个极其重要的方面就是控制成本啼1。海底

8、与陆用管线管技术要求的差异和应该注意的事项主要体现在n2l：(1)化学成分：更低的碳含量及碳当量，硫、磷含量低，合金元素含量严格限制。低碳低合金含量及限制性的碳当量指标与高强度高韧性的矛盾，决定着钢种成分难