管道施工用鋼管　　2.1 管線鋼的發(fā)展歷史 　　早期的管線鋼一直采用C、Mn、Si型的普通碳素鋼，在冶金上側(cè)重于性能，對化學(xué)成分沒有嚴(yán)格的規(guī)定。自60年代開始，隨著輸油、氣管道輸送壓力和管徑的增大，開始采用低合金高強(qiáng)鋼（HSLA），主要以熱軋及正火狀態(tài)供貨。這類鋼的化學(xué)成分：C≤0.2%，合金元素≤3～5%。隨著管線鋼的進(jìn)一步發(fā)展，到60年代末70年代初，美國石油組織在API 5LX和API 5LS標(biāo)準(zhǔn)中提出了微合金控軋鋼X56、X60、X65三種鋼。這種鋼突破了傳統(tǒng)鋼的觀念，碳含量為0.1-0.14%，在鋼中加入≤0.2%的Nb、V、Ti等合金元素，并通過控軋工藝使鋼的力學(xué)性能得到顯著_。到1973年和1985年，API標(biāo)準(zhǔn)又相繼增加了X70和X80鋼，而后又開發(fā)了X100管線鋼，碳含量降到0.01-0.04%，碳當(dāng)量相應(yīng)地降到0.35以下，真正出現(xiàn)了現(xiàn)代意義上的多元微合金化控軋控冷鋼。 　　我國管線鋼的應(yīng)用和起步較晚，過去已鋪設(shè)的油、氣管線大部分采用Q235和16Mn鋼。“六五”期間，我國開始按照API標(biāo)準(zhǔn)研制X60、X65管線鋼，并成功地與進(jìn)口鋼管一起用于管線敷設(shè)。90年代初寶鋼、武鋼又相繼開發(fā)了高強(qiáng)高韌性的X70管線鋼，并在澀寧蘭管道工程上得到成功應(yīng)用。 　　2.2 管線鋼的主要力學(xué)性能 　　管線鋼的主要力學(xué)性能為強(qiáng)度、韌性和環(huán)境介質(zhì)下的力學(xué)性能。 　　鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度是由鋼的化學(xué)成分和軋制工藝所決定的。輸氣管線選材時(shí)，應(yīng)選用屈服強(qiáng)度較高的鋼種，以減少鋼的用量。但并非屈服強(qiáng)度越高越好。屈服強(qiáng)度太高會降低鋼的韌性。選鋼種時(shí)還應(yīng)考慮鋼的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比例關(guān)系—屈強(qiáng)比，用以_制管成型質(zhì)量和焊接性能。 　　鋼在經(jīng)反復(fù)拉伸壓縮后，力學(xué)性能會發(fā)生變化，強(qiáng)度降低，嚴(yán)重的降低15%，即包申格效應(yīng)。在定購制管用鋼板時(shí)_考慮這一因素?？刹扇≡谠摷墑e鋼的_小屈服強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高40-50MPa。 　　鋼材的斷裂韌性與化學(xué)成分、合金元素、熱處理工藝、材料厚度和方向性有關(guān)。應(yīng)盡可能降低鋼中C、S、P的含量，適當(dāng)添加V、Nb、Ti、Ni等合金元素，采用控制軋制、控制冷卻等工藝，使鋼的純度提高，材質(zhì)均勻，晶粒細(xì)化，可提高鋼韌性。目前采取方法多為降C增Mn。 　　管線鋼在含硫化氫的油、氣環(huán)境中，因腐蝕產(chǎn)生的氫侵入鋼內(nèi)而產(chǎn)生氫致裂紋開裂。因此輸送酸性油、氣管線鋼應(yīng)該具有低的含硫量，進(jìn)行有效的非金屬夾雜物形態(tài)控制和減少顯微成份偏析。管線鋼的硬度值對HIC也有重要的影響，為防止鋼中氫致裂紋，一般認(rèn)為應(yīng)將硬度控制在HV265以下。 　　2.3 管線鋼的焊接性 　　隨著管線鋼碳當(dāng)量的降低，焊接氫致裂紋敏感性降低，為避免產(chǎn)生裂紋所需的工藝措施減少，焊接熱影響區(qū)的性能損害程度降低。但由于焊接時(shí)管線鋼經(jīng)歷著一系列復(fù)雜的非平衡的物理化學(xué)過程，因而可能在焊接區(qū)造成缺陷，或使接頭性能下降，主要是焊接裂紋問題和焊接熱影響區(qū)脆化問題。 　　管線鋼由于碳含量低，淬硬傾向減小，冷裂紋傾向降低。但隨著強(qiáng)度級別的提高，板厚的加大，仍然具有_的冷裂紋傾向。在現(xiàn)場焊接時(shí)由于常采用纖維素焊條、自保護(hù)藥芯焊絲等含氫量高的焊材，線能量小，冷卻速度快，會增加冷裂紋的敏感性，需要采取必要的焊接措施，如焊前預(yù)熱等。 　　焊接熱影響區(qū)脆化往往是造成管線發(fā)生斷裂，誘發(fā)災(zāi)難性事故的根源。出現(xiàn)局部脆化主要有兩個(gè)區(qū)域，即熱影響區(qū)粗晶區(qū)脆化，是由于過熱區(qū)的晶粒過分長大以及形成的不良組織引起的，多層焊時(shí)粗晶區(qū)再臨界脆化，即前焊道的粗晶區(qū)受后續(xù)焊道的兩相區(qū)的再次加熱引起的。這可以通過在鋼中加入_量的Ti、Nb微合金化元素和控制焊后冷卻速度獲得合適的t8/5來_韌性。