1 管线钢概述

管线钢是指：制造石油、天然气集输和长输管道，或煤炭、建材浆体输送管等用的中厚板和带卷。管线钢主要用于石油、天然气的物质的输送，目前，大口径管线钢主要制作材料为X70、X80级钢。管线钢的判别标准也经历了多次发展变更才逐渐成熟和规范。1926年美国石油学会发布的API5L标准只包含三个碳素钢级；1947年发布的API5LX标准增加了X42、X46、X52三个钢级；1964年的API5LS将螺旋焊管标准化；1967年～1970年期间发布的标准增加了X56、X60、X65三个钢级，1973年增加了X70钢级；1987年6月，第36版SPEC5L里增加了API5LX 和API5LS标准。SPEC5L从第36版到现在的第44版，增加了一系列钢级，其中包括X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70、X80 等钢级[6]。管线钢的技术要求随年代的变化如图1-1所示[7]。86149

2 管线钢发展状况

管线钢大致经历了普通碳素钢、普通低合金钢、微合金化钢、Mn-Mo-Nb系微合金化高强度钢的发展历程[8]。在最近的几年里，随着我国石油天然气管道工程的快速发展，管线钢的产量大幅度提高。目前，管线钢按组织分类主要为以下三种[9]：

（1）铁素体-珠光体管线钢，主要为X52~X70。20世纪80年代，X52~X70管线钢的主要组织为铁素体-珠光体组织[10]。

（2）针状铁素体管线钢，主要为X80。采用超纯净和超低碳钢制成的X80管线钢，综合利用了晶粒细化、微合金化元素的析出相与位错亚结构的强化效应使钢的韧性得到了显著的提高。

（3）超低碳贝氏体-板条马氏体多相钢，主要为X100~X120。这一级别的管线钢被誉为21世纪的控轧钢，其屈服强度可达到700~800Mpa，这是因为在其制作过程中加入微量Nb、V、Ti、MO、B等元素提高了钢的强度和韧性[10]。

随着年代的发展，管线钢中的杂质和气体元素含量越来越低，同时得利于现代冶金技术的发展，S、P、O、N、H、 Pb、As、Sn、Sb、Bi等有害元素含量低或超低的管线钢已经可以大量生产。在我国，管线钢生产起始于上世纪五十年代，20世纪50~70年代，管线钢制作钢材主要采用A3钢和16Mn钢；20世纪70年代改向日本进口的TS52K钢；20世纪80年代，我国成功研制X60/X65级管线钢并系列化了X42~X56级管线钢；20世纪90年代，管线钢钢材主要采用X52、X60、X65级钢；迄今为止，我国已研制出X80级钢。随着管线钢的发展变化，现如今的高钢级管线钢成分均为超低碳微合金化。这类管线钢通过降低C的含量改善钢的低温韧性、断裂抗力，并增加Mn的含量来弥补因降低C含量引起的屈服强度的损失，同时控制V、Nb、Ti的微合金化元素含量[12]。

由于冶金技术的进步以及对管线管越来越高的要求使得管线钢生产技术得到了迅速的发展，其发展动向和趋势主要表现在以下几个方面[11]：

（1）超纯净管线钢

超纯净管线钢是指含非金属夹杂物（主要是硫化物和各类氧化物）很少的钢。钢中硫等有害元素损害了钢的全厚度韧性，因此，为尽可能降低硫化物和各类氧化物含量决定了超纯净管线钢的诞生。

（2）高强度、高韧性管线钢

①针状铁素体钢和超低碳贝氏体钢

20世纪60年代以前，管线钢的基本组织为铁素体和珠光体组织，为进一步提高管线钢的韧性避免珠光体的产生，成功研究开发了针状铁素体钢。20世纪80年代初，为止满足管线钢更高的要求，在针状铁素体钢的基础上开发出了超低碳贝氏体钢。

②超细晶粒钢

超细晶粒管线钢的获得首先归结于微合金化理论的成功应用，其次还有赖于控制轧制技术的应用。这类钢由于组织细化因此具有很强的韧性。