[發明專利]一種評定管線鋼制管后應變時效程度的方法

在審

• 申請號: 201510926271.4
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN105466794A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 李亮
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于儲運工程領域，涉及一種評定管線鋼制管后應變時效程度的方 法。

背景技術

管線鋼的制管過程中，成形、水壓、擴徑等工序均會使管體產生一定量的 變形，制管后則需要對鋼管進行外部涂層防腐處理，在三層聚乙烯(3PE)和熔 結環氧粉末(FBE)涂覆前，鋼管通常在中頻感應爐中進行加熱，使鋼管外表面 溫度達到200～250℃，以便環氧粉末融化，鋼管溫度可能短時達到200℃左右。 對于碳含量較低的高鋼級管線鋼，這一加熱溫度可能導致屈服強度和屈強比的 升高、沖擊韌性的下降。這種現象在國外稱為strainaging，在國內稱為應變時 效。產生應變時效的主要原因是材料變形后，鋼中產生大量位錯，在隨后的180～ 250℃低溫加熱過程中，固溶在晶格中的碳、氮原子沿著最短路徑到達位錯，并 集中在其周圍形成柯氏氣團，由此釘扎位錯促使強度提高而韌性下降。當預應 變量增大時，材料中的位錯密度隨之增加，碳、氮原子擴散到位錯處的路徑縮 短，應變時效程度增加；當提高時效溫度時，碳、氮原子將更為活躍的在微挫 處富集形成柯氏氣團對位錯產生釘扎作用，與此同時，微挫周圍過飽和的碳、 氮溶質原子將會碳、氮化合物而沉淀析出，進一步加大應變時效程度。因此， 不同的制管工藝將導致材料發生不同程度的應變時效。

目前，我國用于油氣輸送用的管線鋼主要有三類：第一類是以C-Mn鋼和 C-Mn-Si鋼為主的普通碳鋼，強度級別為X52以下，其組織為鐵素體和珠光體； 第二類是在C-Mn鋼基礎上引入微量釩和鈮，通過相應的熱軋和熱處理工藝，生 產出的X56、X60、X65級鋼板，其組織為鐵素體和少量珠光體；第三類是用V、 Ti、Nb、Mo、B等元素微合金化，采用控制軋制與控制冷卻相結合的技術，生 產出的X70、X80、X90、X100等高強度管線鋼，其組織為針狀鐵素體。由于不 同種類的管線鋼具有不同的成份、組織，即使在相同的制管工藝下，不同種類 的管線鋼熱涂覆防腐層后，應變時效對屈服強度和沖擊韌性的影響也將有所差 異。

針對鋼的應變時效敏感性評定，GB/T4160《鋼的應變時效敏感性試驗方 法(夏比沖擊法)》通過測定鋼經受規定應變并人工時效后的沖擊功，將經受與 未經受規定應變并人工時效的沖擊吸收功進行比較，得出鋼的應變時效敏感性 系數，表征鋼的應變時效敏感性。顯然，GB/T4160確定的應變時效敏感性系 數僅反映了應變時效造成的沖擊韌性變化，而未反映出應變時效對屈服強度的 影響。此外，GB/T4160確定的應變時效敏感性系數也無法反映不同的制管工藝 對應變時效程度的影響。不適用于管線鋼制管后的應變時效程度的評定。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種評定管線鋼制管后應變時效 程度的方法，既能反映應變時效對屈服強度和沖擊韌性的影響，也能反映制管 工藝對應變時效程度的影響。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種評定管線鋼制管后應變時效程度的方法，包括以下步驟：

(1)分別測定制管原材料和熱涂覆后成品管在0℃下的沖擊功，計算制管 后沖擊功相對于制管前下降的百分比C；

(2)分別測定制管原材料和熱涂覆后成品管在室溫下的屈服強度，計算制 管后屈服強度相對于制管前上升的百分比D；

(3)將沖擊功下降百分比C與屈服強度上升百分比D的乘積作為應變時效 系數δ，其值大小用于反映管線鋼制管后應變時效的程度。

進一步，步驟(1)在制管原材料以及熱涂覆后的成品管上截取試樣樣坯， 并加工成沖擊試樣；通過沖擊試驗測試制管前后試樣的沖擊功，最后計算制管 后沖擊功相對于制管前下降的百分比C。

進一步，步驟(2)在制管原材料以及熱涂覆后的成品管上截取試樣樣坯， 并加工成拉伸試樣；通過拉伸試驗測試制管前后試樣的屈服強度，最后計算制 管后屈服強度相對于制管前上升的百分比D。

進一步，步驟(1)和步驟(2)中若試樣樣坯的截取方式為火焰切割，截 取后去除火焰切割造成的熱影響區域。

進一步，在制管原材料上分別截取沖擊試樣和拉伸試樣，沖擊試樣取自板 寬1/4處橫向，加工成10mm×10mm×55mm規格全尺寸試樣；拉伸試樣取自板 寬1/2處橫向，加工成寬度為38mm的全壁厚板狀試樣。