转炉流程生产管线钢钢中硫含量的控制毕业论文44565.docx

辽宁科技学院本科生毕业论文 第53页本钢转炉流程生产管线钢钢中硫含量的控制摘 要随着我国石石油、天然然气资源的的开发和利利用，用于于制造石油油、天然气气输送管线线用的宽厚厚钢板的需需求量将不不断增加。具具有高强度度、高韧性性、良好的的可焊性、低低温下的断断裂抗力和和抗H2S侵蚀能力力，低合金金高强度、高高韧性的超超纯净高级级别管线钢钢将成为221世纪国国民经济需需求量较大大的一类钢钢种。降低低管线钢中中有害元素素特别是硫硫含量以及及控制硫化化物央杂物物的形态和和分布是冶冶金工作者者一直探索索的重要研研究课题之之一。本课题以管管线钢硫含含量的控制制技术为核核心，对本本钢管线钢中硫硫含量进行行理论计算算与分析。探探索各工艺艺的脱硫条条件，并对对各个因素素对钢中硫硫含量的影影响进行研研究分析，实实验并探索索适于工业业生产应用用的脱硫渣渣系，寻求求最合理的的精炼工艺艺流程。以以提高产品品质量，降降低生产成本，提提高效益。为达到研究究目的，对对各个环节节脱硫的热热力学及动动力学条件件进行了分分析，并以以此为理论论依据对管线钢生生产过程中中脱硫的关关键工序进进行了工业业性试验。通通过管线钢钢工业性试试验的结果，分分析了各个个因素对脱脱硫效率的的影响，并并探讨了影影响脱硫效效率的限制制条件，从从而得出提提高脱硫效效率的可行行方案。批量生产结结果表明：本钢生产产条件下铁铁水喷粉预处理理后，铁水中中硫的平均均值可达116×100-6，为超超低硫管线线钢的冶炼炼提供了前前提条件并并大大减轻轻了后续工工序的脱硫硫任务，有有效降低了了生产高级级别管线钢钢的成本。经LF精炼脱硫后硫含量可低至5×10-6，可满足高级别管线钢的生产要求。关键词：管管线钢，硫硫含量，LLF炉造渣渣脱硫，铁铁水喷粉脱脱硫AbstrractWith the explloitaationn andd usee of the petrroleuum annd thhe naaturaal gaas inn our coountrry，thhe wiide and thick steeel pllate，whicch iss useed foor thhe piipeliine tto diiliveer peetrolleum and the natuural gas is needded hhugellythhe piipeliine ssteell witth hiigherr strrengtth，highher dductiilityy,bettter welddabittity,and resiistannce tto H2S eroosionn willl bee neeeded greaatly in tthe 221 ceenturryDeecreaasingg thee conntentt of tthe hharmfful eelemeents in tthe ssteell，esppeciaally the sulffur cconteent，aand ccontrrolliing tthe sshapee and disttribuutionn of the sulffide incllusioon arre onne off the impoortannt woorks for the metaallurrgisttsThe ccore of this topiic iss thee conntroll tecchnollogy of ssulfuur coontennt inn pippelinne stteelTheooretiical calcculattion and anallysissed thhe suulfurr conntentt in pipeelinee steeel oof Beenxi SteeelExplloredd thee dessulfuurizaationn connditiions of the variious proccessees，analyysiseed variious facttors on tthe ssulfuur coontennt off thee steeelExpeerimeentedd andd expploreed thee dessulfuurizaationn slaag syystemm whiich ssuitaable for the induustriial pproduuctioon apppliccatioons tto seeek tthe mmost reassonabble rrefinning proccessTo iimproove tthe pproduuct qqualiity，rreducce thhe prroducctionn cossts aand iimproove eefficcienccyTo acchievve thhe reesearrch ppurpoose，anallyzedd thee desullfuriizatiion ccondiitionns on theermoddynammics and kineeticss forr thee varriouss prooducttion proccessees，and aas a theooretiical basiis conduuctedd indusstriaal teests on the key proccess to piipeliine ssteell dessulfuurizaationnRelyy on the resuults of pipelline steeel inndusttriall tesst，Anallysissed tthe influuencee of vvarioous ffactoors oon deesulffurizzatioon effficiiencyy，and eexploored thee limmitattionss forr dessulfuurizaationn，to arrrivee at posssiblee opttionss to imprrove the desuulfurrizattion effiicienncyMass prodductiion rresullts sshow thatt，Afteer thhe hoot meetal dustting prettreattmentt the aaveraage oof thhe suulfurr conntentt in Beenxi Steeel hoot meetal can be 116×100-6，provvidess a ppremiise ffor tthe ssmeltting of uultraa-loww sullfur pipelline steells and greaatly reduucingg thee dessulfuurizaationn tassk off folllow-up pproceess，effecctiveely rreducced thee cosst off higgh-leevel pipeelinee steeel pproduuctioonAfterr LF refiiningg，sulffur cconteent ccan bbeas low as 5×10-66，to mmeet the requuiremmentss of the prodductiion oof hiigh-llevell pippelinne stteelKey wwordss: pipelline steeel, ssulfuur coontennt, LLF fuurnacce sllag ddesullphurrizattion，hot metaal injeectioon deesulffurizzatioon目 录第一章 绪 论论11.1 选选题背景及及目的11.1.11 选题背背景11.1.22 本课题题目的11.1.33 管线钢钢控制钢中中硫含量研研究的意义义21.2 文文献综述21.2.11 国外现现状21.2.22 国内现现状61.2.33 管线钢钢的性能要要求81.2.44 管线钢钢的主要质质量问题及及其产生原原理101.2.55硫对管线线钢的危害害111.2.66 管线钢钢发展趋势势121.3 研研究内容13第二章 脱硫反应应热力学及及动力学分分析152.1 脱脱硫反应热热力学分析析152.2 脱脱硫反应动动力学分析析16第三章 管线钢脱脱硫工业性性试验193.1 铁铁水预处理理脱硫193.1.11本钢1、2#铁水脱脱硫站基本本概况193.1.22 铁水喷喷吹CaOO-Mg脱脱硫工艺的的试验统计计213.1.33 各因素素对铁水脱脱硫率影响响的讨论与与分析223.2 LLF精炼脱脱硫253.2.11 本钢炼炼钢厂1#LF炉简简介253.2.22 LF工工序操作标标准263.2.33 1#LLF炉造渣渣深脱硫工工艺的确定定273.2.44 LF脱脱硫工业试试验数据统统计283.2.55各冶炼条条件对LFF脱硫效果果的影响分分析293.2.66 LF深深脱硫操作作要点31结 论33致 谢33参考文献34附录355外文原文35外文翻译43第一章 绪 论论1.1 选选题背景及及目的1.1.11 选题背背景本钢石油管管线钢的开开发研制始始于80年年代末，是是国内较早早开发石油油管线用钢钢的钢铁企企业。历时时十几年的的发展，本本钢先后研研制开发了了符合石油油、天然气气输送管线线用的A、BB、X422、X466、X522、X566、X600、X655、X700管线钢，实实现了石油油、天然气气输送管线线用钢的系系列化。特特别是本钢钢通过20002年对对炼钢、热热轧进行现现代化改造造后，加快快了高性能能管线钢的的研制开发发力度，先先后研制开开发了能够够满足用户户要求的高高性能石油油管线用钢钢X52X70、石石油套管用用钢J555，参与了了国家“9973”项项目“新一一代钢铁材材料的重大大基础研究究”中的子子课题“高高强度管线线钢的产业业基础研究究”工作。在在国家组织织实施的“振振兴东北老老产业基地地高技术产产业项目”中中，本钢同同中科院金金属研究所所共同申报报的“高性性能管线钢钢生产产业业化”通过过了专家组组的评审，并并获得国家家资金的支支持。“高高性能管线线钢生产产产业化”项项目的实施施将使本钢钢成为国内内继宝钢、武武钢、鞍钢钢之后能生生产具有高高附加值的的X70以以上级别管管线钢的钢钢铁企业。到到目前为止止，石油管管线钢X552X770先后通通过中石油油管材所、管管道局的板板卷及钢管管的性能评评定，实物物质量满足足国家西气气东输对管管线钢特殊殊质量的技技术要求。其其产品已应应用于多条条输气、输输油、成品品油管线工工程。目前前，本钢已已批量生产产石油管线线钢，产品品经华油钢钢管有限公公司、宝鸡鸡石油钢管管厂等多家家钢管厂的的生产使用用，产品质质量完全符符合用户的的特殊标准准及技术要要求。X880管线钢钢也已通过过鉴定验收收，并于22009年年第一季度度进行了试试生产。高高品质高附附加值管线线钢的批量量生产在为为企业创造造经济效益益的同时也也为我国经经济发展起起到一定的的推动作用用。1.1.22 本课题题目的以管线钢硫硫含量的控控制技术为为核心，对对本钢生产产条件下从从铁水预处处理经转炉炉到精炼过过程中的钢钢中硫含量量控制技术术进行理论论计算与分分析。探索索各工艺的的脱硫条件件，并对各各个因素对对钢中硫含含量的影响响进行研究究分析，实实验并探索索适于工业业生产应用用的脱硫渣渣系，寻求求最合理的的精炼工艺艺流程。以以提高产品品质量，降降低成本，提提高效益。1.1.33 管线钢钢控制钢中中硫含量研研究的意义义能源是整个个世界发展展和经济增增长的最基基本的驱动动力，是人人类赖以生生存的基础础。在211世纪里，石石油和天然然气在整个个世界的能能源结构中中的比重将将会进一步步增加。绝绝大多数的的石油和天天然气的运运输都要依依靠管道。预预计今后110年，我我国将建设设超过5万万km的油油气管道，平平均每年需需铺设50000kmm，每年天天燃气管道道需要钢材材近4000万t，共共需各类油油气输送干干线用钢约约10000万t。研研究表明，石石油、天然然气管道的的建设成本本会随着所所用管线钢钢级别的提提高而下降降，如图11.1所示示1。图1.1 管线建设设采用不同同钢级钢管管的成本变变化率与此同时，随随着石油、天天然气需求求量的不断断增大，管管道的输送送压力和管管径也需要要不断地增增大，以增增加其输送送效率。因因此对管线线钢材的质质量和性能能要求也日日益苛刻，需需要其具有有高强度、高高韧性、良良好的可焊焊性、低温温下的断裂裂抗力和抗抗H2S侵蚀能能力等特性性，而在管管线钢中影影响影响这这些性能的的主要元素素就是硫，硫硫含量的高高低直接影影响到管线线钢质量的的好坏。长长远来看，研研究管线钢钢中硫含量量的控制具具有深远而而重大的意意义。1.2 文文献综述1.2.11 国外现现状早期的管线线钢一直采采用C、MMn、Sii型的普通通碳素钢，在在冶金上侧侧重于性能能，对化学学成分没有有严格的规规定。自660年代开开始，随着着输油、输输气管道输输送压力和和管径的不不断增大，开开始采用低低合金高强强钢（HSSLA），主主要以热轧轧及正火状状态供货。这这类钢的化化学成分：C0.2%，合合金元素35%。随着管管线钢的进进一步发展展，到600年代末770年代初初，美国石石油组织在在API 5LX和和API 5LS标标准中提出出了微合金金控轧钢XX56、XX60、XX65三种种钢。19968日本本X65级级管线钢的的使用，为为高强度管管线钢的生生产开创了了新的里程程碑，此后后，高级别别管线钢的的开发速度度加快。图图1.2示出出了高强度度管线钢的的发展历程程2。图1.2各各级别管线线钢的主要要合金成分分与生产工工艺进展20世纪770年代初初，TraansCaanadaa首次使用用了X700钢管。220世纪880年代，XX70级管管线钢逐渐渐引入工程程建设中。欧欧洲钢管公公司到20001年底底已经生产产X70钢钢管近3221万t。XX70钢管管的生产技技术在欧洲洲钢管、新新日铁、住住友、NKKK、KAAWASAAKI、IIPSCOO、ILVVA等公司司均已成熟熟，并且批批量供应，用用于工中。11985年年，APII标准又增增加了X880钢，而而后又开发发了X1000管线钢钢，碳含量量降到0.01-00.04%，碳当量量相应地降降到0.335以下，真真正出现了了现代意义义上的多元元微合金化化控轧控冷冷钢3。19996年，美美国埃克森森美孚公司司与日本新新日铁公司司、住友公公司签订了了X1200级管线钢钢联合开发发协议，22001年年成功开发发出具有高高止裂韧性性的X1220级管线线钢，并于于20044年进行了了示范段的的敷设。随随后JFEE公司也已已经完成了了高强度XX120级级管线钢的的开发。提高钢液纯纯净度是大大幅度提高高管线钢强强度、韧性性和使用寿寿命的基础础。近二十十年来随着着冶炼技术术的进步，管管线钢的纯纯净度水平平不断提高高，以钢中中碳、磷、硫硫、氮、氢氢、氧含量量为例，11980年年德国蒂森森公司生产产的钢上述述杂质总量量可去除到到600××10-66，到900年代则可可去除到1100×110-6。韩国国浦项可将将P、S、OO、N、HH总量去除除到80××10-66的水平。德德国人预测测，在今后后几年中上上述杂质含含量可以达达到以下水水平：CC200×10-6，PPl55×10-6，SS5××10-66，N15××10-66，TO10×110-6，HH0.7×100-6，总和和为657×100-6。而日日本人预测测将来日本本纯净钢的的冶炼水平平可达到：C6，PP=2，S11×10-6，NN144×10-6，TOO5×110-6，HH=0.2×100-6，总量量为：288.2×110-6。下面是国外外几个先进进的管线钢钢生产厂家家的管线钢钢工艺。（1）日本本新日铁、JJFE、住住友表1.1是是日本三大大钢铁公司司高强度管管线钢的生生产工艺。表1.1日日本三大钢钢铁公司高高强度管线线钢的生产产工艺公司生产技术显微组织构构成其他技术新日铁(1)KIIP技术(向钢包内内钢水喷粉粉来生产低低硫钢的高高效二次精精炼技术，通通过调整钢钢包内渣的的成分获得得超低S含含量)(2)板坯坯轻压下技技术(3)控制制轧制技术术+连续在在线控制冷冷却技术X100钢钢：上贝氏氏体+MAAX120钢钢：上贝氏氏体+弥散散碳化物(含碳钢)HTUFFF技术、FFEA精密密成型技术术、高精度度制管技术术JFE(1)采用用低Si铁铁，在铁水水预处理炉炉中采用无无渣炼钢法法提高钢的的纯净度(2) 控控制轧制技技术+超级级在线加速速冷却技术术，并与在在线热处理理工艺相结结合X100钢钢：贝氏体体中分散有有硬质M/AX120钢钢：铁素体体+贝氏体体双相组织织(无硼钢钢)EWEL技技术、提高高了大线能能量焊接的的HAZ任任性住友金属(1)采用用高纯净钢钢技术，降降低P、SS、N等杂杂质(2)住友友控轧技术术+动态加加速冷却技技术，水冷冷停止温度度低于4000oCX100钢钢：贝氏体体+马氏体体X120钢钢：下贝氏氏体+弥散碳化物(含碳钢)SHT技术术、焊接部部位超声波波探伤技术术注：HTUUFF新新日铁开发发的提高厚厚板HAZZ韧性技术术；EWEELJFFE开发的的提高厚板板HAZ韧韧性技术；SHT住住友金属开开发的高韧韧性技术表1.2列列举了新日日铁、JFFE公司高高强度、抗抗大变形性性能管线钢钢的化学成成分。（2）日本本钢管京滨滨厂日本钢管的的京滨厂电电弧炉车间间包括一台台50t高高功率电炉炉，1台VVAD和VVOD双联联精炼炉。由由计算机控控制电炉熔熔炼过程，并并在电炉上上安装了辅辅助燃烧器器、搅拌器器，在精炼炼工位上安安装了喷粉粉设备，精精炼的钢水水可由电炉炉或转炉供供应。该厂厂利用上述述设备生产产超低硫、低低磷、低氧氧、低氮、低低氢、低碳碳钢管用钢钢。（3）日本本新日铁新日铁生产产管线钢的的工艺流程程为：复合合铁水预处处理顶底底复吹转炉炉减压下下的钢包喷喷粉（V-KIP）RH处理理连铸轻轻压形变变热处理控控轧UOOE.表1.2新新日铁、JJFE公司司高强度、抗抗大变形性性能管线钢钢化学成公司钢级化学成分（质质量分数）/%CSiMnPSNbTi其他元素CeqPcm新日铁X800.060.261.810.00550.00220.040.01NiMo,Mg0.410.17X100低低C0.030.201.960.00550.00220.040.01Ni,Cuu,Cr,Mo,VV0.600.22X100中中C0.060.221.960.00770.00220.040.01Ni,Cuu,Mo0.460.19X1200.041.93含有0.02Ni,Cuu,Cr,Mo,BB0.21JFEX800.060.201.800.010.00110.04含有Ni,Cuu,MoX1000.070.202.00.010.00110.02含有Ni,Cuu,MoX1200.060.151.91Mo,无BB0.22注：Ceqq=C+MMn/6+(Ni+Cu)/+(Crr+Mo+V)/Pcm=CC+Si/30+(Mn+CCu+Crr)/200+Ni/60+MMo/155+V/110+5BB（4）俄罗罗斯俄罗斯塔干干罗格钢铁铁厂为提高高产品质量量，生产出出高强度、耐耐低温、耐耐腐蚀的无无缝钢管，22000年年在平炉炼炼钢车间建建成了钢包包精炼炉，采采用精炼技技术后，该该厂可将钢钢中的硫含含量降低到到120××10-66以下。（5）德国国蒂森钢铁铁公司德国蒂森管管线钢（HHIC钢）的的冶炼工艺艺路线为：铁水脱硫硫（S<330×100-6）复复吹（P<<50×110-6）钢钢包内加合合成渣、AAr搅拌深深脱硫（SS<10××10-66）RHH脱气TTN喷粉（钙钙处理和搅搅拌排除夹夹杂物）。另一种冶炼炼路线为 ：铁水脱脱硫（S<<50×110-6）复复吹钢包包罐脱气处处理（真空空下同时加加合成渣，脱脱至S10×110-6以下，然然后喂入CCa-Sii包芯线）。1.2.22 国内现现状我国管线钢钢的应用和和起步较晚晚，过去已已铺设的油油、气管线线大部分采采用Q2335和166Mn钢。尽尽管原油、成成品油、天天然气的运运输基本上上已经实现现了管道运运输。但是是与世界上上工业发达达国家相比比，国内的的管道运输输在质量上上和数量上上都存在很很大差距。中中国虽然为为世界的主主要石油出出产国之一一,但输油油输气的管管道不足世世界管线总总长度的百百分之一,而且普遍遍存在输送送压力低、管管径小的缺缺点。“六六五”期间间，我国开开始按照AAPI标准准研制X660、X665管线钢钢，并成功功地与进口口钢管一起起用于管线线铺设。990年代初初宝钢、武武钢又相继继开发了高高强高韧性性的X700管线钢，并并在涩宁兰兰管道工程程上得到成成功应用。到到目前为止止我国已具具备了X552至X1120管线线钢的生产产能力。随着国内外外管道建设设的不断升升温，国内内市场管线线钢的需求求量不断扩扩大。面对对如此大的的需求市场场，国内各各钢厂早已已意识到了了国内管线线钢巨大的的潜在市场场以及开发发管线钢的的紧迫性，都都在积极加加大对工艺艺装备的技技改投入，争争取占领市市场最大份份额。在加加紧建设设设备的同时时，各钢厂厂也在加大大技术研究究投入力度度，由于影影响性能的的最终决定定因素是钢钢坯的成分分，只有冶冶炼出高纯纯净的钢水水，才能为为生产高等等级的管线线钢创造良良好的原材材料条件。因因此，加强强对钢水冶冶炼工艺技技术的研究究是成功生生产高级管管线钢的前前提条件。国内管线钢钢的生产企企业和工艺艺技术如下下。（1）宝钢钢宝钢从19995年开开始，高韧韧性管道由由研究试制制阶段转为为工业性批批量生产。到到19966年为我国国三个重要要的输油、输输气管道工工程提供了了X52、XX60、XX65高韧韧性管线钢钢板。其工工艺主要包包括：铁水预处理理（TDSS）顶吹吹转炉(LLD)顶顶渣循环环真空脱气气（RH）喷粉（KKIP）连铸（CCC），按按上述工艺艺路线，管管线钢的中中间包钢水水成分可达达到S20××10-66，P 900×10-6，TO225×100-6，NN355×10-6，HH2××10-66的水平。当生产要求求S极极低的抗HHIC管线线锕时，采采用：铁水水预处理（TTDS）顶吹转炉炉(LD)顶渣精炼脱硫硫(LF)循环真真空脱气(RH)喷粉(KKIP)连铸(CCC)的工工艺路线，此此时能够保保证S10××10-6。（2）武钢钢武钢三炼钢钢厂采用“BBOFAArRHHLFCC” 工艺生产产的管线钢钢，采取示示踪剂跟踪踪、系统取取样、综合合分析的方方法，对RRH处理前前后、LFF处理前后后、中间包包和铸坯中中TO、显微夹夹杂及宏观观夹杂物的的变化进行行了系统研研究。各工工序钢中夹夹杂物洁净净度的变化化情况见表表1.3。（3）酒钢钢L2900管线钢洁洁净度研究究酒钢L2990管线钢钢的生产工工艺流程为为：铁水预预脱硫处理理50tt转炉吹吹氩处理LF精炼炼全封闭闭注流保护护板坯连铸铸。采用加加示踪剂连连续跟踪，并并在转炉终终点、LFF进出站、中中间包和结结晶器的前前、中和后后期以及铸铸坯取样，对对钢中的夹夹杂物、TTO和和氮含量进进行全面系系统的分析析研究。各各工序钢中中夹杂物数数量、TO和氮氮含量变化化如表1.4。表1.3 武钢管线线钢各工序序钢中洁净净度的变化化项目TO/ 10-6显微夹杂数数/个·mmm-2大型夹杂量量/mg·(10kgg)-1吹氩后20.87.2831.522RH处理后后16.54.7410.877LF处理后后17.32.4632.277中间包213.7836.566铸坯14.72.781.13目前国内大大型钢铁企企业在研制制开发管线线钢控制钢钢中硫含量量技术方面面与日本、韩韩国及西欧欧的一些国国家相比存存在着不小小的差距。宝宝钢所生产产的超低硫硫管线钢S=115×100-644,开发发试制的55炉X700管线钢中中S=(6118)×110-65，平平均仍为110×100-6。武汉汉钢铁二炼炼钢、三炼炼钢拥有先先进的钢水水精炼设备备，产品的的最终SS近200×10-66。鞍钢的的铁水镁脱脱硫可以把把S降降到30××10-66以下，在在转炉冶炼炼时因废钢钢和石灰等等原料的硫硫含量高而而使终点S约增增加45××10-66。包钢在在LF精炼炼炉进行钢钢水脱硫的的工业试验验，在还原原条件下脱脱硫，钢水水终点SS可达1100×110-6以下7。而高强强度管线钢钢要求要求求S100××10-66。由此可可见，在管管线钢硫含含量控制方方面，我国国还存在着着一些差距距，进一步步开发钢液液精炼深脱脱硫技术具具有现实意意义。表1.4 酒钢L2290管线线钢各工序序钢中夹杂杂物数量、TTO和和氮含量变变化工序TO/ ×100-6N/×1066显微夹杂数数/个·mmm-2大型夹杂量量/mg·(10kgg)-1转炉终点23.750LF前102.5520.898.39.33LF后92.526.0173.664.97中包88.535.061.75.35铸坯49.432.345.23.621.2.33 管线钢钢的性能要要求（1）强度度要求这里主要指指屈服强度度和抗拉强强度。屈服服强度是工工厂水压试试验，工地地强度试压压的主要参参数。钢的的抗拉强度度和屈服强强度是由钢钢的化学成成分和轧制制工艺所决决定的。输输气管线选选材时，应应选用屈服服强度较高高的钢种，以以减少钢的的用量。但但并非屈服服强度越高高越好，屈屈服强度太太高会降低低钢的韧性性。选钢种种时还应考考虑钢的屈屈服强度与与抗拉强度度的比例关关系屈强强比。随着着材料强度度的提高，材材料的抗拉拉强度增大大，脆性增增大，屈服服强度与抗抗拉强度之之比增大。AAPI标准准对冷扩径径管要求屈屈服强度与与抗拉强度度之比不大大于0.993。用以以保证制管管成型质量量和焊接性性能。钢在在经反复拉拉伸压缩后后，力学性性能会发生生变化，强强度降低，严严重的降低低15%，即即包申格效效应8。可采取取在该级别别钢的最小小屈服强度度的基础上上提高40050 MPa来来应对。（2）冲击击韧性脆性断裂是是低温下使使用管线的的突出质量量问题。为为了衡量钢钢的脆性断断裂特性，广广泛应用VV型缺口的的夏贝冲击击试验和落落重破损试试验(DWWTT-DDmp WWeighht Teear TTestss)，后者者是一种有有效的工业业测试法，能能真实地反反映管线钢钢脆性断裂裂扩展特性性。在19975年前前后，对改改进管子的的韧性的强强烈要求已已反映到要要修改的标标准上，有有些规程中中还特别规规定了对焊焊缝热影响响区的(DDAZ-HHeatAAffecct Zoone)冲冲击韧性要要求。为达达到高韧性性水平，必必须采用碳碳和硫极低低的钢。这这使得目前前为满足高高冲击韧性性要求，管管线钢的碳碳硫含量不不断降低。在在焊缝上的的韧性可用用裂纹开始始迁移试验验(CODD-Craack OOpeniing DDispllacemment)来估算，根根据工业试试验实物数数据分析表表明，在工工作温度条条件下，脆脆性断裂是是低温下使使用管线的的突出质量量问题。临临界CODD值为0.1mm对对，足可以以防止X665钢中的的脆性断裂裂的发生。剪切断裂的的传播是天天然气管线线的另一个个问题。由由于气体的的可压缩性性，在裂纹纹端部的压压力并非一一下子消失失，因而裂裂纹可能扩扩展到相当当远的距离离处，尽管管其速度很很慢。这种种剪切断裂裂的扩展是是一个非常常复杂的问问题，受许许多因素影影响，诸如如管子尺寸寸、操作压压力和温度度、材料的的韧性等等等。一般材质的的管材，其其屈服强度度比低，韧韧性好，而而材质高的的管材(屈屈服强度大大于4000MPa)韧性变差差。在高寒寒地区使用用的管材必必须达到一一定的韧性性指标。（3）抗腐腐蚀性由于腐蚀性性油、气田田的开发，对对管线钢进进一步的质质量要求是是抗潮湿环环境中H22S的腐蚀蚀问题。在在管线钢中中出现的HHIC受DDH值、温温度、H22S浓度和和各种冶金金因素影响响，其中包包括合金元元素、偏析析和非金属属夹杂物等等。为了避免腐腐蚀性气体体造成的裂裂纹，最重重要的是尽尽量减少夹夹杂物数日日，要求低低硫、低氧氧和低外来来夹杂；并并采用稀土土或目前广广泛应用的的钙处理方方法，来使使硫化物和和氧化物夹夹杂变性。同同样，偏析析也应尽可可能避免。因因为在偏析析区集聚的的硫化物和和其它夹杂杂物(诚然然钢液中的的硫和氧己己相当低，譬譬如分别为为50×110-6及255×10-6，但在在大板坯连连铸时，其其中心部分分仍会聚集集硫化物及及氧化物夹夹杂)是HHIC的发发源地。为为此，必须须对大量生生产的钢进进行精炼，使使之达到超超低硫和低低碳，并在在液态钢时时要求氧220×10-6-300×10-66，H2×110-6。还应应在浇注、凝凝固时防止止偏析，不不仅对板坯坯的硫应有有严格的要要求，且对对锰和其它它元素的偏偏析也需严严加限制。（4）可焊焊接性可焊性特别别对高强度度厚壁管是是非常重要要的。根据据日本的研研究结果，当当采用垂直直焊接试验验时，其产产生初始焊焊接裂纹的的临界应力力可按下式式估计： （1.11）式中：H是扩散散到焊缝金金属中的氢氢含量(厘厘米3100克克)，t是是从焊接温温度冷却到到100ooC所需的的时间(秒秒)，而PPcm则是钢钢板冷开裂裂的敏感性性()，可可用下式表表示： （11.2）提高抗焊接接裂纹临界界应力的途途径是：降降低Pcmm，这里最最主要是降降低碳含量量，降低中中氢含量，降降低焊接时时的冷却速速度。显著著提高抗焊焊接裂纹临临界应力的的另一工艺艺方法是在在焊接过程程中加热焊焊缝区。目目前流行的的炉管焊接接法，在防防止焊接裂裂纹方面是是极为有效效的。尽管在大多多数的情况况下，为满满足高强度度、厚壁管管的质量要要求，必须须提高Pccm值，但但在复杂形形状的岔管管管路或管管状支架系系统中，为为提高焊接接工作的效效率及工艺艺可行性，有有时也要求求低的Pccm值。1.2.44 管线钢钢的主要质质量问题及及其产生原原理氢诱导致开开裂（HIC）与硫化物物应力开裂裂（SSCCC）：通常在酸性性气体环境境中，导致致管线钢失失效的质量量问题主要要有两种，即即HIC和和SSCCC。氢致裂裂纹(HIIC)是对对石油管线线危害最大大的缺陷。当当钢材在潮潮湿而且具具有腐蚀气气氛的环境境中工作时时 ,通过过电化学腐腐蚀反应，环环境气氛中中的氢离子子在阳极获获得电子而而变成氢原原子，然后后渗入到钢钢中，钢中中的夹杂物物与钢的基基体之间由由于膨胀系系数 各异异，以及产产生的不连连续性 ,在热加工工后经过冷冷却 就会会形成显微微孔洞。氢氢原子就将将在这些显显微孔洞内内析出。这这种原子态态的氢在钢钢中处于不不稳定状态态,最终都都将生成氢氢分子,当当微孔中HH2的压力超超过钢的强强度极限时时,就会产产生裂纹。HIC过程程一般分为为三步：氢原子进进入钢中，；氢原子在在异常组织织(主要如如MnS)处聚集，变变成氢分子子，即，并并产生足够够的内压以以形成裂纹纹；裂纹沿异异常组织扩扩散。硫化锰系的的夹杂物，由由于在轧制制过程中会会延伸，加加之其线膨膨胀系数与与钢的差别别较大，冷冷却后硫化化锰夹杂物物和钢之间间具有间隙隙，所以氢氢原予最容容易在这类类夹杂物的的周围析出出。特别是是当低温组组织转变后后，最初的的裂纹就立立即沿着硫硫的偏析带带形成。无无论在钢锭锭或连铸板板坯中，氢氢诱导裂纹纹都强烈地地倾向于偏偏析区出现现。SSCC是是在H2S和C002腐蚀介质质、土壤和和地下水中中碳酸、硝硝酸、氯、硫硫酸离子等等作用下腐腐蚀生成的的氢原子经经钢表面进进入钢内后后，向具有有较高三向向拉伸应力力状态的区区域富集，促促使钢材脆脆化并沿垂垂直于拉伸伸力方向扩扩展而开裂裂。应力腐腐蚀断裂事事先没有明明显征兆，易易造成突发发性灾难事事故。在管管线钢的服服役过程中中，高钢级级的管线钢钢容易产生生SSCCC。其产生生机理为：硫化氢在在水中的离离解： 在应力作作用下，金金属表面钝钝化膜破裂裂，铁在硫硫化氢水溶溶液中的阳阳极反应： 的阴极反反应：阴极反应生生成的氢进进入钢中，在在夹杂物界界面、晶界界、偏析区区、位错等等处富集成成氢分子，气气态氢形成成的气体压压力使材料料产生开裂裂。从国内对管管线钢研究究情况看，XX65以下下级别管线线钢的生产产工艺技术术己基本成成熟，但XX70以上上特别是在在特殊条件件下(耐HH2S和COO2等腐蚀、高高寒等)服服役的管线线钢生产工工艺，尤其其是质量控控制技术尚尚有许多工工作要做。重重点要解决决以下几个个问题：超低硫管管线钢硫含含量控制技技术以及冶冶炼工艺技技术尚不完完善，且