X90螺旋埋弧焊管制管過程中拉伸性能的變化規(guī)律

楊青建，王自信，司 譯，雷小兵，管治軍

（山東勝利鋼管有限公司，山東 淄博 255082）

X90螺旋埋弧焊管制管過程中拉伸性能的變化規(guī)律

楊青建，王自信，司 譯，雷小兵，管治軍

（山東勝利鋼管有限公司，山東 淄博 255082）

針對X90鋼φ1 219 mm×16.3 mm螺旋埋弧焊鋼管第二輪單爐試制過程，分析了X90板卷在制管過程中拉伸性能的變化規(guī)律。結(jié)果表明，X90螺旋埋弧焊管制管過程中，成型后屈服強度和屈強比明顯下降，靜水壓試驗后鋼管屈服強度和屈強比明顯升高，抗拉強度變化不大。同時在此基礎(chǔ)上，提出了X90板卷訂貨技術(shù)條件制定的原則。

焊管；螺旋埋弧焊管；X90鋼；拉伸性能

0 前 言

螺旋埋弧焊管制造過程中，鋼板經(jīng)過多次復(fù)雜的彈塑性變形，材料性能將由于包辛格效應(yīng)和加工硬化等發(fā)生明顯變化。板-管力學(xué)性能的差異主要取決于鋼板材料、鋼管規(guī)格、制管工藝等因素。管道工程項目對所采用的鋼管力學(xué)性能有明確規(guī)定，而對所采用的鋼板力學(xué)性能只是推薦性的，并規(guī)定具體要求有管廠和鋼廠通過使用確定。正是由于板-管之間力學(xué)性能的差異，在進行一種新鋼級或新規(guī)格鋼管生產(chǎn)前期，管廠和鋼廠所要做的一項重要工作就是對鋼板制管過程中的力學(xué)性能變化規(guī)律進行分析，從而不斷改進鋼板的力學(xué)性能，優(yōu)化鋼板訂貨條件，達到高質(zhì)量和低成本。

本研究針對X90鋼φ1 219 mm×16.3 mm螺旋埋弧焊管第二輪單爐試制過程，研究在預(yù)精焊工藝制管過程中的拉伸性能變化規(guī)律，明確對X90板卷的拉伸性能要求，為X90鋼管小批量試制提供依據(jù)。

1 試驗材料

制管采用的板卷為國內(nèi)某鋼廠提供的X90熱軋板卷、壁厚16.3 mm，化學(xué)成分見表1，X90板卷金相組織如圖1所示。

表1 X90熱軋板卷主要化學(xué)成分 %

圖1 X90熱軋板卷的金相組織 500×

2 試驗方法

試驗依據(jù)Q/SY GJX 125—2013《天然氣輸送管道用X90鋼級螺旋縫埋弧焊管用熱軋板卷技術(shù)條件》和Q/SY GJX 124—2013《天然氣輸送管道用X90鋼級螺旋縫埋弧焊管技術(shù)條件》的要求，分別在板卷及其試制鋼管對應(yīng)位置取橫向拉伸試樣。板卷橫向拉伸試驗從板卷寬度1/2處沿鋼管周向截取，采用直徑12.7 mm圓棒試樣，鋼管母材采用直徑8.9 mm圓棒試樣。試驗在1000HDX－G7靜液式萬能型材料試驗機上進行，試驗方法標準為ASTM A370－13。

螺旋埋弧焊管在制造過程中，成型前后和靜水壓試驗前后對板材力學(xué)性能影響較大，為了更好的研究力學(xué)性能的變化，分別從鋼管成型前、精焊后和靜水壓試驗試驗后的三個狀態(tài)對板材進行取樣做拉伸性能試驗。取樣方案如下：在鋼管成型前分別對應(yīng)板卷的頭、中、尾部取樣，做板卷拉伸性能試驗；鋼管精焊完成后，分別對應(yīng)板卷取樣位置在鋼管上取樣，做鋼管拉伸性能試驗；鋼管經(jīng)過靜水壓試驗試驗后，再在相對應(yīng)的鋼管位置上取樣，做鋼管拉伸性能試驗。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 成型前后拉伸性能變化

表2為板卷、成型后鋼管拉伸性能對比。試驗結(jié)果表明，成型后屈服強度的變化范圍為－70～5 MPa，平均下降39 MPa；成型后抗拉強度變化范圍為－75～30 MPa，平均下降11 MPa；成型后屈強比下降－0.08～0，平均下降0.04。

3.1.1 成型前后屈服強度的變化

圖2為成型前后屈服強度的變化規(guī)律，按照板卷頭部、中部、尾部排列。

從圖2看出，成型后屈服強度變化幅度與板卷屈服強度有關(guān)，板卷屈服強度越高，屈服強度變化幅度越大；板卷屈服強度越低，屈服強度變化幅度越小。板卷屈服強度為645～665 MPa時，成型后屈服強度下降明顯，下降30～70 MPa；板卷屈服強度為635～645 MPa時，成型后屈服強度變化值較小（個別值甚至上升），下降－5～25 MPa。

表2 成型前后板卷和鋼管拉伸性能對比

圖2 成型前后屈服強度的變化規(guī)律

3.1.2 成型前后抗拉強度的變化

圖3為成型前后抗拉強度的變化規(guī)律。從圖3可以看出，板卷頭部成型后抗拉強度變化幅度大，下降30～70 MPa；板卷中部成型后抗拉強度變化幅度不大，有升有降，變化幅度－15～10 MPa；板卷尾部成型后抗拉強度升高，升高20～30 MPa。

圖3 成型前后抗拉強度的變化規(guī)律

3.1.3 成型前后屈強比的變化

圖4 為成型前后屈強比的變化規(guī)律。可以看出，成型后屈強比下降，板頭下降不明顯，板中下降幅度最大，尾部下降幅度又減小。

圖4 成型前后屈強比的變化規(guī)律

3.2 靜水壓試驗前后鋼管拉伸性能變化

表3為靜水壓試驗前后鋼管拉伸試驗結(jié)果。試驗結(jié)果表明，靜水壓試驗后屈服強度上升25～70 MPa，平均上升48 MPa；靜水壓試驗后抗拉強度變化－70～40 MPa，平均下降12 MPa；靜水壓試驗后屈強比上升0.01～0.13，平均上升0.07。

3.2.1 靜水壓試驗前后屈服強度的變化

圖5為靜水壓試驗前后屈服強度的變化規(guī)律，按照板卷頭部、中部、尾部排列。從圖5可以看出，靜水壓試驗后屈服強度整體升高，板卷頭部、中部、尾部變化幅度一致，平均升高48 MPa。

3.2.2 靜水壓試驗前后抗拉強度的變化

圖6為靜水壓試驗前后抗拉強度的變化規(guī)律。從圖6可以看出，靜水壓試驗前后抗拉強度無明顯變化規(guī)律，有升有降，變化幅度較大，而平均值相差不大。

表3 靜水壓試驗前后鋼管拉伸性能變化

圖5 靜水壓試驗前后鋼管屈服強度的變化規(guī)律

圖6 靜水壓試驗前后鋼管抗拉強度的變化規(guī)律

3.2.3 靜水壓試驗前后屈強比的變化

圖7為靜水壓試驗前后屈強比的變化規(guī)律。可以看出，靜水壓試驗后屈強比上升，由于抗拉強度變化無明顯規(guī)律，屈強比的變化也沒有明顯變化規(guī)律。

圖7 靜水壓試驗前后鋼管屈強比的變化規(guī)律

3.3 結(jié)果分析

3.3.1 成型后屈服強度下降

φ1 219 mm×16.3 mm螺旋埋弧焊鋼管成型形變量為1.36%，由表2可知，屈服強度平均下降39 MPa。所以這種成分和工藝下生產(chǎn)的X90板卷，形變量為1.36%時母材屈服強度明顯下降。

3.3.2 鋼管靜水壓試驗后屈服強度升高

表4為鋼管靜水壓試驗前后管徑變化測量數(shù)據(jù)，測得鋼管靜水壓試驗后平均形變量0.16%。所以這種成分和工藝下生產(chǎn)的X90板卷，加工硬化形變量0.16%時鋼管屈服強度上升，平均升高48 MPa。

表4 鋼管靜水壓試驗前后管徑變化

4 討 論

從試驗結(jié)果看，X90板卷經(jīng)過螺旋成型和靜水壓試驗后，其拉伸性能發(fā)生了一定變化。為了保證最終鋼管的性能滿足技術(shù)條件要求，必須根據(jù)拉伸性能變化規(guī)律，合理制定板卷的性能指標。從板卷強度變化情況看，成型后屈服強度下降39 MPa，靜水壓試驗后屈服強度升高48 MPa，即成品管比原材料屈服強度升高9 MPa。抗拉強度和屈強比變化影響不大。根據(jù)變化情況，建議將這種成分和工藝下生產(chǎn)的X90板卷的屈服強度目標值定為650 MPa，抗拉強度目標值定為800 MPa。

5 結(jié) 論

試驗結(jié)果表明，X90螺旋埋弧焊管制管過程中，板卷、鋼管拉伸性能發(fā)生了顯著變化。

（1）成型后形變量1.36%，鋼管屈服強度平均下降39 MPa。

（2）靜水壓試驗后，鋼管形變量0.16%，鋼管屈服強度平均升高48 MPa。

（3）X90板卷訂貨技術(shù)條件：板卷的屈服強度目標值定為650 MPa，抗拉強度目標值定為800 MPa。

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Change Rule of X90 Steel Tensile Properties in SAWH Pipe Manufacturing Process

YANG Qingjian,WANG Zixin,SI Yi,LEI Xiaobing,GUAN Zhijun
(Shandong Shengli Steel Pipe Co.,Ltd.,Zibo 255082,Shandong,China)

Aiming at the second round single furnace trial manufacture process of X90 φ1 219 mm×16.3 mm SAWH pipe,it studied the change rule of tensile properties of X90 steel in the manufacturing process.The results showed that in the manufacturing process,the yield strength and yield ratio decrease greatly after forming,and increase obviously after hydrostatic testing,the tensile strength hardly change.Based on this,it put forward the establishment principles of technical conditions of procurement order for X90 steel plate.

welded pipe;SAWH pipe；X90 steel；tensile properties

TG113.25

B

1001－3938（2015）05-0030-05

楊青建 （1981—），工程師，主要從事埋弧焊鋼管生產(chǎn)設(shè)備和工藝的管理、設(shè)計與研究工作。

2015-03-15

羅 剛