N80-1油管在線控軋控冷工藝優(yōu)化

俞 璐 曹銅壁

1河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）2林州鳳寶管業(yè)有限公司（456550）

0 引言

采用類似33Mn2V非調(diào)質(zhì)鋼種生產(chǎn)鋼級(jí)N80-1油管是行業(yè)內(nèi)目前的重要方法。非調(diào)質(zhì)鋼種在熱加工生產(chǎn)中，需要嚴(yán)格控制好溫度和冷卻速度，才能獲得滿意組織與性能。鋼級(jí)N80-1油管拉伸強(qiáng)度和沖擊功均需滿足API標(biāo)準(zhǔn)要求，除化學(xué)成分外，生產(chǎn)上一般采用控軋控冷工藝路線。

油管N80-1（33Mn2V）88.9X6.45出現(xiàn)拉伸強(qiáng)度和沖擊功不合格情況，生產(chǎn)中采取旁通加熱、再加熱、?；确绞骄囼?yàn)效果不佳，性能還是不穩(wěn)定。后期調(diào)整工藝思路，通過(guò)調(diào)整相關(guān)工藝參數(shù)，批量生產(chǎn)約1200t油管N80-1組織性能合格。下面針對(duì)前期和后期生產(chǎn)的N80-1（33Mn2V），從生產(chǎn)工藝、組織、性能對(duì)比分析，為今后生產(chǎn)固化工藝、穩(wěn)定生產(chǎn)提供指導(dǎo)意見(jiàn)[1]。

1 工藝設(shè)計(jì)及分析

1.1 工藝設(shè)計(jì)思路

N80-1/33Mn2V油管為正火態(tài)的珠光體+鐵素體組織，為保證較高拉伸強(qiáng)度和沖擊功，細(xì)化晶粒是主要控制手段。因此，生產(chǎn)中從以下三方面控制:

1）控制管坯環(huán)爐加熱溫度和縮短高溫（1000℃以上）加熱時(shí)間，防止奧氏體晶粒長(zhǎng)大。

2）控制穿孔、軋管、熱定徑工序，降低軋制速度，在較低奧氏體化溫度區(qū)間軋制熱加工，通過(guò)熱加工產(chǎn)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和動(dòng)態(tài)回復(fù)來(lái)細(xì)化晶粒、均勻組織。

3）控制熱定徑后終軋溫度在接近或略高于Ar相變點(diǎn)（700℃），后續(xù)空冷后靜態(tài)再結(jié)晶晶粒不易長(zhǎng)大，組織析出物MV顆粒比較細(xì)小、彌散，最終形成細(xì)小均勻的鐵素體和珠光體組織[2]。

1.2 工藝主要參數(shù)設(shè)計(jì)

見(jiàn)表1。

1.3 工藝分析

1.3.1 金相顯微組織

通過(guò)對(duì)圖1前期和圖2后期的不同工藝下油管N80-1金相顯微組織觀察，前期生產(chǎn)的組織為珠光體+鐵素體+少量網(wǎng)狀鐵素體（即:P+F+少網(wǎng)F），組織不均且晶粒粗大，存在一定混晶組織，晶粒度80%/6級(jí)+20%/8級(jí)。后期生產(chǎn)的組織為珠光體+鐵素體（即:P+F），組織比較均勻細(xì)小，晶粒度8.5級(jí)。后期通過(guò)降低奧氏體組織區(qū)域軋制速度，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶細(xì)化晶粒效果更加明顯；降低張減機(jī)前入口速度和高壓除鱗壓力，降低終軋溫度，從而增加了奧氏體轉(zhuǎn)變珠光體冷卻速度，抑制網(wǎng)狀先共析鐵素體組織生成，得到更多晶粒細(xì)化的珠光體和鐵素體組織[3]。

表1 工藝主要設(shè)計(jì)參數(shù)

圖1 P+F+少網(wǎng)F，80%6級(jí)+20%8級(jí)

圖2 P+F，8.5級(jí)

1.3.2 力學(xué)性能

從表2可以看出，前期油管N80-1力學(xué)性能不穩(wěn)定，屈服強(qiáng)度最小548MPa，沖擊功最小11J，屈服強(qiáng)度和沖擊功偏低且波動(dòng)較大，產(chǎn)品批次力學(xué)性能合格率為92%左右。結(jié)合圖1前期生產(chǎn)N80-1的金相組織，組織粗大不均和少量網(wǎng)狀鐵素體是造成力學(xué)性能不合格的直接原因。后期油管N80-1力學(xué)性能穩(wěn)定，屈服強(qiáng)度最小595MPa，沖擊功最小24J，屈服強(qiáng)度和沖擊功波動(dòng)較小，產(chǎn)品批次力學(xué)性能合格率達(dá)到100%。結(jié)合圖2后期生產(chǎn)N80-1的金相組織，組織均勻細(xì)小，自然材料綜合力學(xué)性能較好[4-5]。

2 總結(jié)

1）通過(guò)油管N80-1控軋控冷工藝優(yōu)化，最終穩(wěn)定N80-1油管組織性能，滿足API標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）對(duì)于油管N80-1/33Mn2V應(yīng)注意1000℃以上晶粒長(zhǎng)大傾向性，控制縮短1000℃加熱時(shí)間。

3）加工溫度和冷卻速度直接影響材料組織與性能，降低軋制速度，控制終軋溫度700℃~740℃。

4）建立控溫控軋?bào)w系，將環(huán)爐加熱溫度、時(shí)間，軋制速度、張減機(jī)入口速度、終軋溫度等工藝參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)管控，形成工藝與組織性能之間穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。