[发明专利]一种评定管线钢制管后应变时效程度的方法

说明书

技术领域

本发明属于储运工程领域，涉及一种评定管线钢制管后应变时效程度的方 法。

背景技术

管线钢的制管过程中，成形、水压、扩径等工序均会使管体产生一定量的 变形，制管后则需要对钢管进行外部涂层防腐处理，在三层聚乙烯(3PE)和熔 结环氧粉末(FBE)涂覆前，钢管通常在中频感应炉中进行加热，使钢管外表面 温度达到200～250℃，以便环氧粉末融化，钢管温度可能短时达到200℃左右。 对于碳含量较低的高钢级管线钢，这一加热温度可能导致屈服强度和屈强比的 升高、冲击韧性的下降。这种现象在国外称为strainaging，在国内称为应变时 效。产生应变时效的主要原因是材料变形后，钢中产生大量位错，在随后的180～ 250℃低温加热过程中，固溶在晶格中的碳、氮原子沿着最短路径到达位错，并 集中在其周围形成柯氏气团，由此钉扎位错促使强度提高而韧性下降。当预应 变量增大时，材料中的位错密度随之增加，碳、氮原子扩散到位错处的路径缩 短，应变时效程度增加；当提高时效温度时，碳、氮原子将更为活跃的在微挫 处富集形成柯氏气团对位错产生钉扎作用，与此同时，微挫周围过饱和的碳、 氮溶质原子将会碳、氮化合物而沉淀析出，进一步加大应变时效程度。因此， 不同的制管工艺将导致材料发生不同程度的应变时效。

目前，我国用于油气输送用的管线钢主要有三类：第一类是以C-Mn钢和 C-Mn-Si钢为主的普通碳钢，强度级别为X52以下，其组织为铁素体和珠光体； 第二类是在C-Mn钢基础上引入微量钒和铌，通过相应的热轧和热处理工艺，生 产出的X56、X60、X65级钢板，其组织为铁素体和少量珠光体；第三类是用V、 Ti、Nb、Mo、B等元素微合金化，采用控制轧制与控制冷却相结合的技术，生 产出的X70、X80、X90、X100等高强度管线钢，其组织为针状铁素体。由于不 同种类的管线钢具有不同的成份、组织，即使在相同的制管工艺下，不同种类 的管线钢热涂覆防腐层后，应变时效对屈服强度和冲击韧性的影响也将有所差 异。

针对钢的应变时效敏感性评定，GB/T4160《钢的应变时效敏感性试验方 法(夏比冲击法)》通过测定钢经受规定应变并人工时效后的冲击功，将经受与 未经受规定应变并人工时效的冲击吸收功进行比较，得出钢的应变时效敏感性 系数，表征钢的应变时效敏感性。显然，GB/T4160确定的应变时效敏感性系 数仅反映了应变时效造成的冲击韧性变化，而未反映出应变时效对屈服强度的 影响。此外，GB/T4160确定的应变时效敏感性系数也无法反映不同的制管工艺 对应变时效程度的影响。不适用于管线钢制管后的应变时效程度的评定。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种评定管线钢制管后应变时效 程度的方法，既能反映应变时效对屈服强度和冲击韧性的影响，也能反映制管 工艺对应变时效程度的影响。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种评定管线钢制管后应变时效程度的方法，包括以下步骤：

(1)分别测定制管原材料和热涂覆后成品管在0℃下的冲击功，计算制管 后冲击功相对于制管前下降的百分比C；

(2)分别测定制管原材料和热涂覆后成品管在室温下的屈服强度，计算制 管后屈服强度相对于制管前上升的百分比D；

(3)将冲击功下降百分比C与屈服强度上升百分比D的乘积作为应变时效 系数δ，其值大小用于反映管线钢制管后应变时效的程度。

进一步，步骤(1)在制管原材料以及热涂覆后的成品管上截取试样样坯， 并加工成冲击试样；通过冲击试验测试制管前后试样的冲击功，最后计算制管 后冲击功相对于制管前下降的百分比C。

进一步，步骤(2)在制管原材料以及热涂覆后的成品管上截取试样样坯， 并加工成拉伸试样；通过拉伸试验测试制管前后试样的屈服强度，最后计算制 管后屈服强度相对于制管前上升的百分比D。

进一步，步骤(1)和步骤(2)中若试样样坯的截取方式为火焰切割，截 取后去除火焰切割造成的热影响区域。

进一步，在制管原材料上分别截取冲击试样和拉伸试样，冲击试样取自板 宽1/4处横向，加工成10mm×10mm×55mm规格全尺寸试样；拉伸试样取自板 宽1/2处横向，加工成宽度为38mm的全壁厚板状试样。