第36卷第6期钢铁Vo1．36，No．62001年6月lRONANDSTEELJune2001·综合论述高洁净度管线钢中元素的作用与控制战东平姜周华王文忠芮树森(东北大学)摘要论述了石油、天然气输送用管线钢中碳、氧、硫、磷、氢、锰等元素的作用与控制技术，尤其是各元素对HIC的影响，可为生产高洁净度管线钢的工艺选择和成分控制提供参考关键词管线钢洁净钢炉外精炼HEFFECTANDCoNTR0LoFELEMENTSINHIGHCLEANLINESSPIPELINESTEELZHANDongpingJIANGZhouhuaWANGWenzhongRUIShusen(NortheasternUniversity)ABSTRACTEffectandeontrol0fsuchelementsasC，O，S，P，H，MninpipelinesteelparticularlyeffectoftheseelementsonHICarediscussed．Somesuggestionsaremadeonthechoiceofmetallurgicalprocessandcontrolmethodoftheseelementsforhighcleanlinesspipelinestee1．KEYWORDSpipelinesteel，cleanlinesssteel，secondaryrefining，HIC随着石油和天然气输送用管线钢需求量的不断降，使裂纹率突然增加。当碳含量超过0．05时，将增加，服役条件的日趋恶化，对管线钢的质量要求也导致锰和磷的偏析加剧。当碳含量小于0．o4越来越高。对厚壁管除要求高强度、高韧性，还对其时，可防止HIC(图1)。对于寒冷状态下含硫环境的抗氢致裂纹(HIC)和抗硫应力致裂纹(SSC)及良管线钢，如果碳含量降低到小于0．01，热影响区好的野外可焊接性能提出了更高的要求。由于HIC是目前管线钢失效和发生事故的主要原因，研究各成分对HIC的影响就变得很重要。只有深入了解各成分的作用及对性能的影响，选择合理的冶炼工艺进行精确的成分控制和夹杂物形态控制，才会冶炼出高洁净度的管线钢，满足高品质高性能的要求。1管线钢中碳的作用与控制按照API标准规定，管线钢中的碳含量通常为0．18～0．28，但实际生产的管线钢中的碳含量却在逐渐降低，尤其是高等级的管线钢，如表1所示的X80管线钢，其碳含量仅为0．06_1]。对于低图1热轧钢板氢毁裂纹敏感性与碳含量关系温条件使用的管线钢，当钢中碳含量超过0．04Fig．1RelationbetweenHICofhotroUi~gsteel时，继续增加碳含量将导致管线钢抗HIc能力下plateandcarboncontent联系^：姜周华，副教授．沈阳(110006)东北大学材料与冶金学院钢铁第36卷的晶界将脆化，并引起热影响区发生HIC和韧性的降低。因此日本钢管公司福山厂提出：在综合考虑管线钢抗HIC性能、野外可焊性和晶界脆化时，最佳碳含量应控制在0．01～0．05之间。采用炉外精炼是实现对碳含量精确控制的有效手段。日本钢管京滨厂采用50t高功率电炉与一台VAD和VOD双联精炼炉抬炼输油管线钢。处理前的碳含量为0．40～0．60，在VOD中真空室压力低于9．3kPa时，吹入氧气流量为800～1000m／h，处理后碳含量可达0．03～O．05。其他钢厂在RH上采用增大氩气流量、增大浸渍管直径和吹氧等方式进行真空脱碳，保证了管线钢精确控制碳含量的要求。精炼后还要避免耐火材料造成的增碳问题。通常采用以下防范措旋：①使用不含碳或低碳的耐火图2—2oc，横l¨j冲山性LjOlt含量的关系材料；②同一耐火材料的反复使用。Fig-2RelationbetweenLateralimpactductilityat一2O℃andsulphurcontent表1XS0级管线钢的化学成分Table1ChemicalcompositionofX801O×1O，而采用OKP(铁水预处理)一LI~OB(顶底pipelinestee[复吹转炉)一V—KIPCC生产极低硫管线钢时．在v—KIP中保持caO／Al。O≥1．8，吹入脱硫粉剂l3kg／t(CaO一65，AI2O3=30．O2—5)，可以生产出Es]≤5×1o的管线钢。日本某厂采用图3改进的工艺脱硫，喷粉1orain后．Es]由3O×l0降2管线钢中硫的作用与控制到1o×lO以下，脱硫效率显著提高。硫是管线钢中影响钢的抗HIC能力和抗SSC3管线钢中氧的作用与控制能力的主要元素’。法国G．M．Pre