摘要：介绍了近几年我国管线钢生产的概况及产品的组织性和生产时采用的主要工艺技术，指出了存在的一些不足。

关键词：管线钢；生产概况；组织特性；工艺技术

0前言

近几年来，随着管道工程的飞速发展，带动了管线用钢产量的大幅提高。20世纪90年代中期，我国管线钢年产量仅为30万t，2005年已提高到250万t。

  与此同时，从管线钢的品质特性来说，我国也已从20世纪80~90年代初期的铁素体—珠光体微合金管线钢发展到目前的 针状铁素体管线钢，完成了第一代产品到第二代产品的转换。随着X80强度级别管线钢的批量生产以及X100级别管线钢的试制成功，我国已具备了X52、X56、X60、X70、X80、X100等级别管线钢的生产能力，缩短了与德国、日本等先进国家的差距。

1国内管线钢开发生产概况

1.1宝钢

宝钢是我国管线钢生产的骨干企业，1997年其产量就达到了22万t，2000年近36万t。目前可以进行批量生产的级别有X52、X65、X70、X80等，X100已完成实验室工作。经过十多年的努力，宝钢已较好地掌握了各种高强度、高韧性、高焊接性能管线钢板卷的微合金化成分设计、冶炼、轧制工艺控制、质量保证等关键技术，从2001年到2006年上班年，先后为我国“西气东输”工程、广东番禹—惠州海底天然气开发工程以及印度、土耳其输油管线工程等提供了大量优质的针状铁素体管线钢板卷

 宝钢从2001年起开始进行X80级管线钢的研制，通过不断摸索，突破了国际同类产品大多采用可逆式轧机或炉卷轧机的生产模式，在常规热连轧机上成功生产出不同厚度规格系列的 X80级管线钢，且各项性能指标完全满足美国石油协会的要求，为宝钢X80级管线钢进军高压、大口径输气管线工程奠定了基础。

  20世纪末期，宝钢管线钢国内市场占有率约为65%，进入21世纪后，随着武钢、鞍钢等管线钢产量的快速增长，目前宝钢的市场占有率约为30%左右。

1.2武钢

  武钢是国内管线钢生产发展最快的企业，1997年产量仅为0.28万t，国内市场占有率仅为 1%，1999年既提高到6.3万t，国内市场占有率提高到23%。2004年其管线钢的开发生产又取得了重大突破，连续承接了10多条管线工程的供货合同，合同量达60余万吨，稳居国内第一，市场占有率提高到40%左右，2005年上半年基本保持同样水平。

  武钢生产的针状铁素体高韧性X70级管线钢已完全达到德国、日本同类实物的水平，尤其在超低硫精炼技术及抗氢裂纹性能控制方面已达到相当高的水平，受到用户的好评。2004年武钢成功开发出X80级管线钢热轧卷板，完全满足了X80螺旋焊管的需要，钢中有害杂质元素P可控制在0.012%以下，S可控制在0.001%以下，批量供货时的实物性能均高于技术协议的要求。

  2005年武钢X100级管线钢已完成了实验室工作，X100的研制成功将使武钢管线钢生产跃上一个更高的层次。进几年国内各大钢厂都在开发生产管线钢，产量幅度较快。2005年 下半年到2006年上半年，武钢管线钢的市场占有率约在30%—35%之间。

1.3鞍钢

  20世纪70年代，我国管线用钢主要采用鞍钢的A3和16Mn单这不是真正意义上的管线钢。1998年以前，由于鞍钢受当时装备水平等方面的限制，管线钢生产几乎是一片空白，直到2000年也仅能生产X52级别以下的管线钢。

  进入21世纪后，随着鞍钢新区的大规模建设，尤其是“西气东输”的伟大工程使鞍钢抓住了历史机遇，找准了管线钢生产的突破点。继2000年生产出X60级别后，2001年上半年又成功开发出X70级；2002年开始向“西气东输”工程批量供货；2004年底，随着 X80 研发成功，鞍钢跨入了与宝钢、武钢在高等级管线钢研发、生产同水平的行列。

  2005年鞍钢开发成功X100级，使管线钢钢级形成了X52、X60、X65、X70、X80和X100的系列化。2006年7月，鞍钢获得“川气出川”工程中30.4m厚度的X70级管线钢的供货权，目前这种厚度的X70管线钢只有鞍钢一家能生产。鞍钢目前的市场占有率为25%左右 。

1.4本钢、舞钢

  本钢20世纪90年代初开始开发研制管线钢，是国内较早生产管线钢的企业，但21世纪初期仅能生产X42、X46、X52等级别。2002年本钢对冶炼、热轧系统进行了大规模的改造，为生产高级别管线钢提供了装备、技术方面的保障，目前能生产X56、X60、X65、X70级别及石油套管J55等管线用钢，2004年和2005年累计产量约9万t，其产品已应用于多条输油、输气管道，实物质量能满足各项工程的特殊要求。

 目前，本钢已完成X80级的试制工作，预计2006年4季度或2007年初可投入批量生产。

 舞钢本世纪初开是生产管线钢，2002年底开发的针状铁素体型X70管线钢于2003年4月向“西气东输”干线工程供货，成为当时唯一向“西气东输”工程供应X70大口径宽厚板的生产厂。近几年舞钢此级别管线钢的生产较稳定，有一定的市场份额，目前正在试制X80级。

1.5        南钢、安钢

  南钢新建的中厚板炉卷轧机2005年初正式投入生产后，当年十月即成功轧制出X60极管材钢，目前X70级已可以进行工业化批量生产，X80级已开发成功，但产量不高。

  安钢从2006年初开始与钢研院合作，在其新建的中厚板炉卷轧机上开发X70、X80级管线钢，目前处于试验阶段。

1.6        马钢、济钢

  马钢2006年初开始在CPS轧机上开发X52、X56级别管线钢，其新区的2250常规热轧宽带轧机正在安装，建成投产后准备在此生产线上研发铌微合金化X70、X80级管线钢。

  济钢于2006年5月生产出质量合格的X52管线钢，为今后开发更高级别的管线材积累了实践经验。

1.7        太钢 、攀钢

   太钢已具备生产X56、X60、X65级管线钢的工艺条件。攀钢讷讷感批量生产B级别X65管线钢。攀钢采用其专利技术，利用自身丰富的钒、钛资源开发的铌、钒、钛复合微合金化X60管线钢在一些性能上有独特优势，开发的X70也在“西气东输”中使用。近几年攀钢也在国内管线钢市场也占有一定份额。

2             我国管线钢的类型与组织特性

2.1        铁素体+珠光体钢及少珠光体钢

（1）       铁素体+珠光体钢的代表钢种为我国20世纪70~80年代生产的X52~X65，它以高纯净度和细晶粒铁素体+珠光体为基体，并综合使用了微量的碳、铌、钒、钛。典型化学组成为：Mn-Nb-Ti或Mn-Nb-Ti-V.目前生产这一类型的厂家不多。

（2）       少珠光体钢典型的化学组成为Mn-Nb.Mn-V.Mn-Nb-V等，一般含碳量＜0.10%，钛、铌钒的总含量＜0.10，代表钢种为20世纪60~70年代生产的X56、X60、X65。这类钢突破了传统的热轧正火工艺，进入了微合金化生产阶段，轧制时采用控轧技术，目前仍在生产的厂家也不多。

（3）       以上两种钢由于实施微合金化和控轧技术等，可将强度提高到500MPa左右，并保证较好的焊接性能和韧性。之所以生产的厂家不多，主要原因是现代输气管道的设计压力提高，它们以不能适应管道设计中高压、高钢级、富气输送的要求。

2.2      针状铁素体钢

  针状铁素体钢的典型化学组成为：C-Mn-Nb-Mo,通过微合金化和控制轧制，可使钢的屈服程度达到650MPa以上，-60℃冲击韧性达80J，是我国“西气东输”唯一指定钢种。

  与铁素体+珠光体相比，针状铁素体纯净度更高，对硫化物进行了钙处理，连铸时采用电磁搅拌和动态压下技术，在钢的基本中加入0.2%~0.4%的钼，以促使针状铁素体的形成实施控轧控冷后晶粒更细化，具有良好的焊接性能。另外，他的抗断裂、抗腐蚀、抗裂纹等方面的性能也很优良，是目前我国管线钢生产的主要钢种。

2.3      起低碳贝氏体钢

  超低碳贝氏体钢在成分设计上选择了碳、锰、铌、钼、硼、钛的最佳组合，在较大的冷却速度范围内也能形成贝氏体组织，通过实施控轧控冷工艺，其屈服强度提高到700MPa以上，晶粒也更加细化，目前我国已有厂家生产此钢种。

2.4      低碳素氏体钢

  有资料报道，为了使管线钢具有更优良的韧性，国外已开发的低碳素氏体管线钢，轧制时可实施控轧控冷，如果装备的轧制力参数达不到要求，则可采用粹火十回火的热处理工艺。

3             我国管线钢生产采用的主要工艺技术

3.1      冶炼

  冶炼的目的是提高钢水的纯净度，使钢水的硫、磷及一些夹杂质含量降低，重点在于：

（1）       必须进行铁水预处理，进行脱磷、脱硫、脱硅，目前各企业“三脱”方法不尽相同，但以喷镁剂脱硫、喷粉脱磷的方法用的最多。

（2）       转炉冶炼时，进行预底复吹、少渣冶炼，脱碳升温或采用炉后钢包底吹氩，使钢中的夹杂上浮/

（3）       目前有的企业在LD转炉中将顶吹和底部搅拌结合使用，也可使碳含量达到0.02% ~ 0.03，磷降至0.005%以下。

3.2      精炼

  精炼工序对生产管线钢非常重要，而低硫工艺路线是精炼过程中的关键。此外实施钙处理或稀土处理，对提高横向韧性和抗氢诱裂纹、抗腐蚀性能起关键性作用。

  目前，各企业根据自身条件和习惯，主要采用以下几种工艺技术进行精炼。

（1）       通过RH真空装置和TN法控制有害元素、气体含量硫化物等。

（2）       通过LF+RH精炼控制磷、硫含量，同时降低氮、氧含量。

（3）       采用VD法，利用其渣-金反应充分的特点提高脱硫效率。

（4）        采用LF技术。LF与其他精炼的区别在于其具有很强的渣精炼功能，可以实现扩散脱硫、脱氧以及吸附钢水中的夹杂物。

（5）       在对质量要求很高的钢种进行精炼时，LF处理结束后，通常还要采取LF+VD真空处理。

3.3      连铸

  近几年来，我国生产管线钢的企业无一例外的采用了连铸工艺技术，这不仅由于连铸可以提高最终产品的成材率，降低生产成本，还因为连铸工艺低的过热度、缓流浇注和是适宜的二次冷却以及可实施电磁搅拌、轻压下等技术，能够得到优质铸坯，为下一步获得优质轧材提供保证。在管线钢连铸时应特别注γγ意以下几点：

（1）       防止钢水从钢包到中间包以及中间包到结晶器的二次氧化，一般采用中间包净化技术和氩气保护。

（2）       铸坯温度为1300℃以上时，一般不采用快速喷水冷却，以免发生表面裂纹。

（3）       炼出高纯净度的钢水只是第一步，对连铸凝固区进行有效控制，才能最终降低中心部位的偏析。

（4）       通过同时降低C和S含量及应用微合金化技术，可以使X80及以上级别的管线钢获得更优良的韧性。

3.4      控制轧制与控制冷却

  采用控轧控冷技术可控轧奥氏体和相变产物的组织形态，从而控制钢材的组织性能，实现钢的强度和韧性的最佳匹配。

  控制轧制有3种类型：再结晶型控轧、未再结晶型控轧、两相区控轧。根据钢种、组织性能和轧机装备条件的不同，可采用其中某一类型，也可以配合使用。我国管线钢生产的普遍做法：

（1）       对于一般级别的管线钢，控制轧制后采用一般意义上的轧后冷却就可达到性能要求。

（2）       对于X70及以上的级别的管线钢，目前我国大多数企业在经过严格意义上的控制轧制后，还需应用先进、强有力的控制手段，以达到调整铁素体晶粒大小的目的。

（3）       对于主要化学组成为C-Mn-Mo-Nb的管线钢，添加钼后可促使针状铁素体的生成，一般情况下进行Ⅱ型控制轧制后在控制冷却就可达到要求。

（4）       对于另一些钢种，如API X70-90，大多数企业采用三种类型相互配合的控轧工艺，即可获得强度和韧性的最佳匹配，又能进一步挖掘金属的内在潜力。

（5）       近几年来，有的生产厂因实际轧制力不足，影响了控轧效果，因此在精轧机后面增设了能使卷取温度降至550℃左右的强力层流冷却装置，获得了较好的效果。在一些原本有较强轧制力的精轧机后面增设快速冷却系统，效果会更好。

4             存在的不足

（1）       为了改善连铸坯的成分偏析，提高管线钢的止裂性能和抗腐蚀性能，近几年不少企业采取了低碳、超低硫、钙处理及低卷取温度等工艺措施，取得了一定的效果。但与先进国家相比，在新技术的应用和创新方面仍有一定的差距。不少专家认为，在采取铁水“三脱”预处理工艺的同时，还应对连铸坯轻压下技术进行大力的研究和改进，这是我国发展高止裂性能和抗腐蚀管线钢最迫切需要解决的问题。

（2）       国产管线钢在韧性、焊接性、强度、残余应力及屈服比等指标的稳定性方面不如日本和德国，质量异议时有发生。

（3）       板卷的尺寸精度有待进一步提高。从日本进口的管线钢实际公差为±10mm，国产的达±20mm另外，沿板卷宽度方向的划伤、压痕（坑）缺陷也时有发生，制管厂家抱怨原料切除量较大。

（4）       产品规模覆盖面不广，宝钢、武钢、鞍钢等主要骨干企业只能生产宽度2000m、厚度19mm以下的品种，在中厚板轧机上也只有鞍钢能生产30mm厚的产品。近几年我国建了不少CSP轧机和炉卷轧机，但能大批量生产管线钢的却很少，尤其是钢的级别偏低。

5             结语

（1）       未来一个时期将是我国管道工程发展更快的时期，将为钢铁企业带来更大的商机。

（2）       各管线钢生产企业的时常竞争会趋激烈，各企业应该进一步重视管线钢生产工艺流程，组织性能控制机理和相关技术的基础研究，加大开发生产的力度，以自身过硬的产品去赢得更多的市场份额。

（3）       由于受装备限制，多年来大口径管线用宽厚板一直是我国管线钢生产的弱项，随着宝钢宽厚板生产线的投产以来沙钢、首钢、舞钢、新钢、唐钢、天钢以及鞍钢5.5mm宽厚板生产线的建成和达产，今后这种局面将得到很大改观。

（4）       21世纪的管线用钢将向更高级别的、更大输送压力的方向发展，但考虑到我国的实际情况，各企业在开发更高级别的管线钢的同时，还应该将工作重心放在如何使用X80级管线钢的生产、工艺、质量更稳定、高效上。因为今后较长一段时间内，X80级管线钢将是我国管道工程中的主打钢种。