為了研究X80鋼級(jí)1219mm×22mm熱根彎管局部加熱工藝的可行性，對(duì)X80母管管材進(jìn)行了分析，采用不同加熱工藝參數(shù)進(jìn)行了母管直管段、過(guò)渡區(qū)和加熱區(qū)熱模擬試驗(yàn)，對(duì)比優(yōu)選出了適合局部加熱的工藝參數(shù)，確定了“加熱溫度為1000℃，回火溫度為520℃”的局部加熱工藝參數(shù)，可滿(mǎn)足CDP-S-OGP-PL-016-2014-3《油氣管道工程用感應(yīng)加熱彎管技術(shù)規(guī)格書(shū)》的相應(yīng)要求。

隨著國(guó)內(nèi)外油氣需求的日益增加，大直徑、高鋼級(jí)油氣輸送管線(xiàn)建設(shè)快速發(fā)展。彎管是管道建設(shè)的必要組成部分，其生產(chǎn)效率是影響管線(xiàn)建設(shè)工程進(jìn)度的關(guān)鍵因素之一。X80DN1200mm，彎管制造工藝一般采用傳統(tǒng)的全程加熱方式，即彎管段、直管段均需要經(jīng)過(guò)中頻加熱，每天僅能生產(chǎn)2~3根彎管，對(duì)工程的工期造成了極大的制約，因此進(jìn)行彎管制造局部加熱工藝的探索研究就顯得尤為重要。

1母管化學(xué)成分及性能分析

試制選用X80鋼級(jí)1219mm×22mm雙面埋弧直縫焊管（SAWL），采用HP Spect Max直讀光譜儀，依據(jù)GB/T4336-2002分別對(duì)所取鋼管進(jìn)行化學(xué)成分復(fù)驗(yàn)分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出，化學(xué)分析結(jié)果均符合CDP-S-OGP-PL-017-2014-3《油氣管道工程用感應(yīng)加熱彎管母管技術(shù)規(guī)格書(shū)》的要求。

依照標(biāo)準(zhǔn)ASTMA370-2014對(duì)1219mmx22mm母管進(jìn)行力學(xué)性能的復(fù)驗(yàn)。制取直徑為12.5mm和原始標(biāo)距50mm的棒狀試樣，焊縫接頭選用寬度為38mm的全尺寸板狀試樣（焊縫區(qū)去余高），棒狀和板狀試樣分別在UTM5305電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和SHT4106電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。夏比V形缺口沖擊試樣的尺寸為10mm×10mm×55mm，在JB-500B沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行-20℃沖擊試驗(yàn)。其力學(xué)性能見(jiàn)表2和表3。

由表2、表3試驗(yàn)結(jié)果可知，本項(xiàng)目選用的兩種規(guī)格X80鋼管的強(qiáng)度、塑性、屈強(qiáng)比均能滿(mǎn)足CDP-S-0GP-PL-017-2014-3彎管母管標(biāo)準(zhǔn)要求。X80管線(xiàn)鋼是通過(guò)控軋控冷得到貝氏體組織，經(jīng)控軋控冷所得組織中的高密度位錯(cuò)誘導(dǎo)相變強(qiáng)化。軋制是在奧氏體溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，所以軋制變形冷卻相變后得到相當(dāng)細(xì)小且含有位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)的貝氏體；此外，Ti、Nb的碳氮化物的析出對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用又起著析出強(qiáng)化的作用。二者的共同作用使X80管線(xiàn)鋼強(qiáng)度大大提高。鋼中復(fù)相組織在數(shù)量、形態(tài)和分布上的配合保證了X80管線(xiàn)鋼的強(qiáng)塑性。

2局部加熱制造彎管工藝特點(diǎn)

感應(yīng)加熱彎管制造工藝主要有3種：①直管段不淬火，彎曲部分淬火；②直管段不淬火，彎曲部分淬火，然后對(duì)彎管整體進(jìn)行回火熱處理；③直管段和彎曲部分都淬火，即彎管全長(zhǎng)淬火處理，然后對(duì)彎管整體進(jìn)行回火熱處理。第1種工藝的特點(diǎn)是成本低，但質(zhì)量較差，普遍用于要求較低的感應(yīng)加熱彎管制造；第2種工藝的特點(diǎn)是彎管整體回火熱處理，成本較高，質(zhì)量較好，但直管段與彎曲部分之間過(guò)渡段的組織和性能不均勻；第3種工藝的特點(diǎn)是直管段因淬火而耗能，且出現(xiàn)縮徑，并在生產(chǎn)彎管用直縫埋弧焊管時(shí)需要調(diào)整鋼板銑邊寬度、角度、預(yù)焊機(jī)的排輥位置以及埋弧焊接機(jī)、探傷機(jī)、擴(kuò)徑機(jī)、水壓機(jī)和倒棱機(jī)等而影響正常生產(chǎn)，所以難度大，成本高，但是彎管全長(zhǎng)的組織和性能均勻，質(zhì)量?jī)?yōu)良。

為了節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率，保證供貨周期，進(jìn)行局部加熱工藝的研究顯得尤為重要，通過(guò)制定局部加熱熱模擬工藝方案和熱模擬試驗(yàn)，從而確定局部加熱工藝的可行性。

3熱模擬彎管工藝試驗(yàn)

通過(guò)制定熱模擬工藝試驗(yàn)方法，分別對(duì)局部加熱彎管的3個(gè)部分，即直管段，加熱段和過(guò)渡段分別進(jìn)行熱模擬試驗(yàn)，保證每個(gè)部分的性能均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.1直管段熱模擬

直管段部位只進(jìn)行回火熱處理模擬，制定X80鋼級(jí)1219mm×22mm熱處理工藝參數(shù)，將500mm長(zhǎng)度直管進(jìn)行熱處理，每段模擬管推制500mm，熱處理工藝均選用回火，溫度選用520℃和600℃，直管段熱模擬試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表4。

從熱模擬處理前后管體和焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果可知，本次試驗(yàn)選用的X80彎管經(jīng)過(guò)兩種回火熱處理后，拉伸性能均較母管原始狀態(tài)略有下降，但當(dāng)回火溫度升高至600℃時(shí)，屈服強(qiáng)度發(fā)生了明顯下降，且低于標(biāo)準(zhǔn)要求的555MPa；而回火溫度為520℃時(shí)，屈服強(qiáng)度僅下降了60MPa，仍高于標(biāo)準(zhǔn)CDP-S-OGP-PL-016-2014-3彎管技術(shù)規(guī)格書(shū)下限值的要求。

兩組試樣沖擊性能均低于原始狀態(tài)，其中600℃回火溫度過(guò)程中管體、焊縫的沖擊功降低較多，而520℃回火過(guò)程中焊縫的沖擊功下降較少，且熱影響區(qū)沖擊值有所提高。

3.2加熱段及過(guò)渡區(qū)熱模擬

制定1219mm×22mm X80彎曲段熱模擬工藝參數(shù)，取1000mm直管進(jìn)行推制和熱處理模擬，加熱段相當(dāng)于彎管推制過(guò)程中的彎曲段，從管端位置起300mm處開(kāi)始進(jìn)行推制，推制長(zhǎng)度為500mm，熱處理工藝選用520℃回火，推制溫度選用兩組對(duì)比溫度，分別為1000℃以及1050℃，加熱段及過(guò)渡區(qū)熱模擬試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表7。

從加熱段和過(guò)渡區(qū)模擬過(guò)程中管體和焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果可知，本次試驗(yàn)選用的X80鋼管在經(jīng)過(guò)兩種推制溫度過(guò)程中，推制溫度升高時(shí)，拉伸性能均較母管原始狀態(tài)有所增加，管體的延伸率有所下降，說(shuō)明溫度較高時(shí)，塑性不足導(dǎo)致其不能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，管體的沖擊性能均有所下降，尤其是加熱段和過(guò)渡段的母材沖擊性能接近下限值，如母材原始狀態(tài)沖擊功儲(chǔ)備不足，極易導(dǎo)致沖擊性能不能滿(mǎn)足要求。而在推制溫度為1000℃時(shí)，拉伸性能有所下降，但均滿(mǎn)足要求，有一定的余量，沖擊性能較原始狀態(tài)有所提高。

4結(jié)論

（1）通過(guò)調(diào)整局部加熱工藝參數(shù)，規(guī)格為X80、1219mm×22mm的熱模擬段彎管的力學(xué)性能滿(mǎn)足CDP-S-0GP-PL-016-2014-3標(biāo)準(zhǔn)要求，為后續(xù)產(chǎn)品局部加熱工藝的采用提供了可行性參考。

（2）熱模擬溫度為1000℃時(shí)，使得未溶元素Nb、V、Ti等的碳氮化合物可通過(guò)質(zhì)點(diǎn)釘扎晶界的機(jī)制而顯著阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，且通過(guò)520℃回火處理，使得部分位錯(cuò)對(duì)消或消失，從而使X80鋼級(jí)母管模擬段的性能趨好。

（3）創(chuàng)新熱模擬試驗(yàn)方式，掌握了鋼管的加熱性能，為彎管局部加熱工藝參數(shù)的制定提供了試驗(yàn)依據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，并且節(jié)省成本。