焊管．第31卷第6期．2008年11月●试验与研究加热温度和冷却速度对X80级弯管用钢组织与性能的影响乔桂英，王旭一，付彦宏，张婷婷，肖福仁，廖波(1．燕山大学，秦皇岛066004；2．华北第一机械厂，河北青县062658)摘要：采用Gleeble一3500型热模拟试验机，研究了加热温度和冷却速度对两种弯管用钢组织和性能的影响，结果表明：加热温度和冷却速度对钢的强度有较大影响，随加热温度的升高和冷却速度的增加，钢的强度增加，而加热温度和冷却速度对冲击韧性影响不大。当温度高于960℃，冷却速度大于15℃／s时，两种钢的性能均能达到X80级钢的性能要求，该结果对X80级钢热煨弯管的研制具有一定的参考价值。关键词：弯管；X80；工艺参数；性能中图分类号：TG142．1文献标志码：A文章编号：1001—3938(2008)06—0015-040前言弯管是长输管道的重要组成部分¨-2]，自西气东输工程开始，国内大直径弯管制造技术取得了长足的发展，已批量生产出了X70钢级的弯管J。西气东输二线工程采用X80级钢管，最小壁厚22mm，这对弯管制造也提出了更高的技术要求。目前国内对生产X80级弯管的材料及工艺尚缺乏系统的研究，因此，开展弯管工艺研究对保证国家重大工程的建设具有重要意义。热弯管在加热弯制过程中，控制轧制钢板组织会发生显著改变。影响热煨弯管产品性能的因素较多，主要有原材料化学成分、力学性能、加热温度、冷却方式、推制速度、加热带宽、弯后热处理等。弯管在制造过程中，其不同部位的变形方式(拉伸或压缩)、变形速度和变形程度均有所不同。笔者采用热模拟试验机，研究加热温度和冷却速度对两种X80级钢不变形区域组织和性能的影响，为X80钢级热煨弯管的开发提供试验参数。验在Gleeble一3500型热模拟试验机上进行，试样分别为4,10m／n×100mm圆棒样和10mm×10mm×100mm矩形试样，试样沿钢板横向取样。为模拟热煨弯管的工艺过程，试样加热速度设定为45℃／s，加热到试验温度。试验温度范围为950～1020oC，保温60S。保温结束后，试样分别按5℃／s，15℃／s和25℃／s的冷却速度冷却至室温。热模拟试样再经550oC，2h回火处理后，分别加工成拉伸和冲击试样，测定拉伸强度和一2O℃冲击韧性。利用金相显微镜观察试样组织形态。表1试验用钢的化学成分％1试验材料及方法2试验结果试验采用两种国内生产的控轧控冷管线钢(分别为1和2钢)，其化学成分见表1。热模拟试2．1力学性能图1给出了两种材料的拉伸试验结果。由图焊管2008年11月可见，随加热温度的升高，材料的强度升高，而且当温度高于990℃时，强度升高更显著。因此从强度的角度考虑，应采用高温弯曲工艺。另外，随冷却速度的增加，强度也显著增加，但当冷却速度大于l5℃／s时，材料的强度增加幅度减小。对比两种材料，1钢的整体强度低于2钢。对于1钢，只有当加热温度高于960℃，冷却速度大于15~C／s时才能到达X80级钢的强度要求。而对于2钢，强度明显高于1钢。上述结果说明，对弯管用钢，微量的成分变化就会对工艺提出更高的要求。图2给出了加热温度和冷却速度对冲击功(CVN)的影响。由图可见，加热温度和冷却速度对钢的低温冲击功影响不大，但1钢的冲击功略高于2钢，说明强度增加韧性略有降低。然而，两种钢的低温冲击功均高于250J，能够满足X80级钢的技术要求。(a)1钢(b)2钢图1加热温度、冷却速度对材料强度的影响图2加热温度、冷却速度对材料冲击韧·眭影响2．2金相组织图3为1钢经不同工艺处理后的金相组织照片。由图可见，在不同工艺条件下，所得到的组织均以针状铁素体为主。加热温度升高时，组织略有粗化的趋势，但变化不明显，说明随加热温度的升高，原奥氏体晶粒没有发生快速长大。在相同的加热温度条件下，随冷却速度的增加，组织细化。当冷却速度高于15％／s时，随冷却速度的增加，组织变化不明显。图4为2钢经不同工艺处理后的典型金相组织照片，该钢的组织变化规律与1钢的变化规律基本一致，但在低的加热温度和冷却速度条件下，组织较粗化，组织表现为较大的块状铁素体上分布着岛状组织，而在高的冷却速度条件下，组织较1钢更加细化，组织上的这种微小变化是导致性能变化的根本原因。3试验结果分析由上述试验结果可见，加热温度和冷...
