x70管线钢关键生产技术及点蚀机理研究

1、最新【精品】范文 参考文献 专业论文X70管线钢关键生产技术及点蚀机理研究X70管线钢关键生产技术及点蚀机理研究摘要：X70管线钢是一种低合金、高强度钢，它具有强度高，韧 性好的特点，是“西气东输”工程所采用的主要钢种之一。本文首先 阐述了 X70管线钢的技术要求及工艺路线，其次，分析了 X70管线钢 关键生产技术及控制。同时，就X70管线钢的点蚀机理进行了深入的 探讨，具有一定的参考价值。关键词：X70管线钢；生产技术；点蚀机理基金项目：省部共建“石油天然气装备”教育部重点实验室资助 项目(2006STS02)中图分类号：TU990文献标识码：A文章编号：1. 前言X70管线钢是一种低合金、

2、高强度钢，它具有强度高，韧性好的特 点,是“西气东输”工程所采用的主要钢种之一。作为埋地管线 ,X70 管线钢的局部腐蚀发生率很高，其破坏作用远远高于全面腐蚀，发生 的局部腐蚀破坏主要有点蚀，缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂等形式。2. X70管线钢的技术要求及工艺路线现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢，是高技术含量和高 附加值的产品，管线钢生产几乎应用了冶金领域近20多年来的一切工艺技术新成就。目前管线工程的发展趋势是大管径、高压富气输送、 高寒和腐蚀的服役环境、海底管线的厚壁化。因此现代管线钢应当具 有高强度、低包申格效应、高韧性和抗脆断、低焊接碳素量和良好焊 接性、以及抗HIC和抗H2S腐蚀。

3、优化的生产策略是提高钢的洁净度 和组织均匀性，C<0.09 %、S<0.005 %、P<0.01 %、OC0.002 %, 并采取微合金化，真空脱气+ CaSi、连铸过程的轻压下，多阶段的热 机械轧制以及多功能间歇加速冷却等工艺。目前国内外管线规范中没有X70管线用钢材的韧性指标，仅对 X70管材有具体要求：(1) 最低使用温度下(5C) DWT手85% SA(2) 最低使用温度下(5C)夏比冲击吸收功145J。当前管线钢的技术条件普遍采用美国石油协会标准API，但是国内具体工程或具体用户的订货技术条件往往较 API标准严格得多。X70管线钢的生产在150t转炉一3500mn

4、炉卷轧机上进行，其工艺 路线为：铁水预处理一150t转炉一LF炉外精炼一VD真空处理一板坯 连铸一加热一控轧一控冷一矫直一剪切一入库。3. X70管线钢关键生产技术及控制(1) 连铸坯质量控制技术控制铸坯内部偏析和疏松小于 0.5级,铸坯无中心裂纹，为管线 钢获得良好的性能均匀性和良好的 DWT性能创造了先决条件。(2) 控制轧制保证再结晶区控制轧制累计变形率大于 50%道次变形率大于 15%可充分发挥形变奥氏体静态再结晶作用，获得细小的再结晶奥氏 体。通过未再结晶区控制轧制，确保未再结晶区累计变形率大于 60%, 可使细小的再结晶奥氏体发生扁平化，晶界面积增加，同时奥氏体晶 内产生大量变形带

5、。(3) 控制冷却控制冷却是获得针状铁素体的关键，为此确定控制冷却参数为： 冷却速度1520C /s,终冷温度400550C之间，最终获得细化的针状 铁素体。4. X70管线钢的点蚀机理4.1点蚀的诱发X70管线钢在热轧过程中由于轧辊的作用使钢板表面的氧化铁皮 脱落，但在钢板表面仍然会存在氧化皮，而且由内到外依次是FeOFe3O4和Fe2O3当钢板进入层流冷却区后，冷却水中的氯离子会吸 附在钢板表面，确切地说是吸附在氧化层的表面。根据钝化吸附理论， 点蚀孔是由于腐蚀性阴离子在钝化膜表面上吸附并穿过钝化膜所致，而且金属的氧化膜具有新陈代谢和自我修补的机能，在表面膜破坏后，环境中的氧等氧化剂可使钝

6、化膜修补而再生，尤其当存在Cl-等侵蚀性离子时，由于它的解胶作用使保护膜难以再生， 因而发展为孔蚀。Cl-等侵蚀性离子之所以是点蚀发生的关键因素， 其原因是氯离子能优先地、有选择地吸附在钝化膜上，把钝化膜中的 氧排挤掉（即所谓的竞争吸附），结果与钝化膜中的阳离子结合成氯化 物（Me. Cl-），该氯化物通过反应（1）能生成一种快速溶解的络合物， 然后由反应（2）生成金属离子进入溶液。这样，钝化膜遭到破坏， 而新的基体金属露出。(1)（2）4.2点蚀的扩展（1）在蚀孔底部在点蚀源形成之后，由于大阴极、小阳极的作用，形成活化-钝化腐蚀电池，在点蚀孔内发生阳极反应，即金属发生溶解：（3）这会引起金属

7、离子浓度升高并发生水解反应:（4）生成氢离子，使得点蚀小孔内的溶液 pH值下降，形成一个强酸 性的溶液区，加速了金属的溶解，造成点蚀坑扩大、加深。孔内金属 离子不断增强，在蚀孔电池产生的电场作用下，蚀孔外的阴离子不断 地向孔内迁移、富集，孔内氯离子浓度升高。（2）在孔口Fe2+和FeOH被溶解氧所氧化:(5)（6）反应产物随后发生水解:(7)（8）Fe3O4和铁锈的沉积(9)（10）水解产生的氢离子和孔内的氯离子又促使孔侧壁铁的继续溶解， 进而孔口形成了 Fe3O4腐蚀产物沉积层，阻碍了扩散和对流，使孔内 溶液得不到稀释，从而造成了闭塞电池局部供氧受到限制。（3）在蚀孔外部在蚀坑的邻近区域（阴

8、极区）则发生溶解氧的还原反应：（11）同时还发生铁锈的还原:(12)孔外大片表面由于阴极还原反应产生的 0H导致pH增大而钝化， 并且又受到蚀孔内阳极过程所释放电子的阴极保护作用， 因而抑制了 蚀孔周围的全面腐蚀。由于X70管线钢在轧制过程中钢板表面的氧化铁皮脱落不均匀， 造成钝化薄厚不均，加之吸附在钢板表面的Cl-并不是很充足，所以只能在钝化薄的地方易遭到Cl-的侵蚀而成为点蚀孔，而在厚的地方 Cl-很难穿透，从而避免了腐蚀的发生。因此，最终X70管线钢并不是大面积腐蚀，而是局部腐蚀，即点蚀。通过对X70管线钢的喷水试验可知，X70管线钢在运至用户的过 程中，由于钢板受潮或淋雨，加之钢板表面吸附有氯离子，从而最终 导致点蚀的发生。参考文献：1 王志国,韦军尤,庞军,覃胜苗.管线钢精炼渣系的开发与钢 中磷硫氮