X65钢综合指南

2024-06-26 22:39| 来源: 网络整理| 查看: 265

什么是X65钢？

X65钢即高速管线钢，具有较强的变形抗力，因此冲压性能较好。本技术条件 X65钢板本标准规定了用于制造LNG站线直缝埋弧焊管的X65钢级热轧钢板的制造、检验、试验和订货。

X65钢化学成分(%) 化学成分含量%/max C 0.09 Mn 1.6 P 0.02 S 0.004 Si 0.35 Nb 0.06 V 0.06 Ti 0.025 Mo 0.3 Cr 0.25 Ni 0.3 Al 0.06 N 0.009 Cu 0.3

备注: a：Cr+Mo+Mn的总含量不得超过允许最大含量+0。 2%。 b：Nb+V+Ti≤0.15%，Cr+Ni+Cu≤0.5% c：不允许有意添加硼等稀土元素。碳当量和冷裂纹敏感性系数 CE=C+1/6Mn+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，CE≤0.40% Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B, Pcm ≤ 0.20%

X65钢力学性能普通钢材等级屈服强度(MPa) 拉伸强度（MPa） API 5升 PSL1 A25 172 310 A 207 331 B 241 414 X42 290 414 X46 317 434 X52 359 455 X56 386 490 X60 414 517 X65 448 531 X70 483 565 PSL2 A 241-448 414-758 B 290-496 414-758 X42 317-524 434-758 X46 359-531 455-758 X52 386-544 490-758 X56 414-565 517-758 X60 448-600 531-758 X65 483-621 565-758 X70 552-690 621-827 X65钢管应用领域石油天然气行业：X65钢管广泛应用于石油天然气管道系统。其高强度和耐腐蚀性使其成为长距离输送管道的理想选择，可承受高压和长距离输送要求。化学工业：X65钢管在化学工业中也有重要的应用。由于其优异的耐腐蚀性能，X65钢管可用于输送多种化学品，包括酸、碱和盐溶液。结构工程：X65钢管的高强度和韧性使其适用于各种结构工程，如桥梁、建筑和海上平台。它能承受复杂的机械载荷，保持结构的稳定性和安全性。

X65钢管60代表其最小屈服强度为60,000 psi。该钢管强度高、韧性优良、耐腐蚀性能好。广泛应用于石油、天然气、化工、结构工程等领域。随着技术的不断发展，钢管材料的性能和应用将不断提高，为各行业的发展和进步提供有力的支撑。

API 5L级X65管规格

这种管道称为 API 5L X65，也称为 ISO 3183 L450 管道，是 API 5L (ISO 3183) 规范中的高级导管。它在石油和天然气的输送中得到应用。 X65 或 L415 的命名源自其最低屈服强度要求，该要求设定为 65,000 Ksi 或 450 MPa。在管道中常用的 API 5L 牌号范围内（从 B 到 X70）， X65钢管作为优质材料占据着突出的地位。与其他 API 5L 管道类似，X65 变体遵循两个不同的产品规格级别，即 PSL1 和 PSL2。此外，在某些情况下，可能会强制要求在酸服务应用程序中进行部署。

API 5L X65管材化学成分

t ≤ 1″ 的 PSL 0.984 管道的化学成分

钢材等级质量分数，% 基于热量和产品分析一, 克 C Mn P S V Nb Ti 最大b 最大b 最大最大最大最大最大无缝管 X65 0.28e 1.40e 0.3 0.3 f f f 电焊管 X65 0.26e 1.45e 0.3 0.3 f f f A。铜≤0.50%镍； ≤0.50%； Cr≤0.50%；钼≤0.15%。 b. 碳的规定最大浓度每减少 0.01%，则允许锰的规定最大浓度增加 0.05%，对于 ≥ L1.65 或 B，但 ≤ L245 或 X360 的钢种，最多增加 52%；对于等级 > L1.75 或 X360，但 < L52 或 X485，最高为 70%；对于 L2.00 或 X485 级，最大为 70%。 C。除非另有约定，NB+V≤0.06%。 d. 铌+V+TI≤0.15%。 e. 除非另有约定。 F。除非另有约定，NB+V=Ti≤0.15%。 G。不允许故意添加B，且残留B≤0.001%。

t ≤ 2″ 的 PSL 0.984 管道的化学成分

钢材等级质量分数，% 基于热量和产品分析碳当量 C Si Mn P S V Nb Ti 其他 CEIIW CE厘米最大b 最大最大b 最大最大最大最大最大最大最大无缝管和焊管 X65Q 0.18f 0.45f 1.70f 0.025 0.015 g g g 小时，升 0.43 0.25 电焊管 X65M 0.12f 0.45f 1.60f 0.025 0.015 g g g 小时，升 0.43 0.25 A。 SMLS t>0.787”，CE 限值应按约定。行政长官IIW 限制适用 fi C > 0.12% 和 CE厘米如果 C ≤ 0.12%，则适用限制。 b. 对于 C 低于规定最大值的每减少 0.01%，允许 Mn 高于规定最大值的 0.05%，对于 ≥ L1.65 或 B，但 ≤ L245 或 X360 的钢种，最多增加 52%；对于等级 > L1.75 或 X360，但 < L52 或 X485，最高为 70%；对于 ≥ L2.00 或 X485，但 ≤ L70 或 X555 的等级，最高可达 80%；对于等级 > L2.20 或 X555，最多为 80%。 C。除非另有约定，Nb=V≤0.06%。 d. Nb=V=Ti≤0.15%。 e. 除非另有约定，Cu≤0.50%；镍≤0.30%，铬≤0.30%，钼≤0.15%。 F。除非另有约定。 G。除非另有约定，Nb+V+Ti≤0.15%。 H。除非另有约定，Cu≤0.50%、Ni≤0.50%、Cr≤0.50%、MO≤0.50%。我。除非另有约定，Cu≤0.50%、Ni≤1.00%、Cr≤0.50%、MO≤0.50%。 j。 B≤0.004%。 k. 除非另有约定，Cu≤0.50%、Ni≤1.00%、Cr≤0.55%、MO≤0.80%。湖对于所有 PSL 2 管道等级（带脚注 j 的等级除外），以下内容适用。除非另有约定，不允许有意添加 B，且残留 B ≤ 0.001%。 API 5L X65 PSL1 和 PSL2 管道的机械性能管材等级拉伸性能 – SMLS 管体和焊管 PSL 1 接缝电焊管屈服强度a 抗拉强度a 伸长抗拉强度b Rt0.5 兆帕（磅/平方英寸） Rm 兆帕（磅/平方英寸）（2英寸Af % 最小值） Rm 兆帕（磅/平方英寸） X65 65,300 77,500 c 77,500 A。对于中间等级，管体规定的最小抗拉强度和规定的最小屈服强度之间的差值应与下一个更高等级的规定相同。 b. 对于中间等级，焊缝规定的最小拉伸强度应与使用脚注 a 为车身确定的相同。 C。规定的最小伸长率，Af，以百分比表示并四舍五入到最接近的百分比，应使用以下等式确定：

地点：使用 Si 单位计算时，C 为 1 940；使用 USC 单位计算时，C 为 625,000。 Axc 是适用的拉伸试件交叉-截面积，以平方毫米（平方英寸）表示，如下：对于圆形截面试件，130mm2 （0.20 in2) 适用于直径为 12.7 毫米（0.500 英寸）和 8.9 毫米（350 英寸）的试件；和 65 毫米2 （0.10 in2）适用于直径为 6.4 毫米（0.250 英寸）的试件。对于全断面试件，a) 485 mm 中较小者2 （0.75 in2) 和 b) 试件的横截面积，使用指定的管子外径和指定的壁厚得出，四舍五入到最接近的 10 mm2 （0.10 英寸2). 对于条状试件，a) 485 mm 中较小者2 （0.75 in2) 和 b) 试件的横截面积，使用试件的规定宽度和管道的规定壁厚得出，四舍五入到最接近的 10 mm2 （0.10 in2). U 是指定的最小拉伸强度，以兆帕斯卡（磅每平方英寸）表示。管材等级拉伸性能 – SMLS 管体和焊管 PSL 2 焊管焊缝屈服强度a 抗拉强度a 长宽比a，c 伸长抗拉强度d Rt0.5 兆帕（磅/平方英寸） Rm 兆帕（磅/平方英寸） Rt0.5/Rm （2 英寸）Af % Rm 兆帕（磅/平方英寸）最低限度最大最低限度最大最大最低限度最低限度 X65Q，

S60M

65,300 87,000 77,600 110,200 0.93 f 76,600 A。对于中间等级，请参阅完整的 API5L 规范。 b. 对于 > X90 的等级，请参阅完整的 API5L 规范。 C。此限制适用于 D> 12.750 英寸的馅饼。 d. 对于中间等级，规定的焊缝最小拉伸强度应与使用脚 a 为管体确定的值相同。 e. 对于需要纵向测试的管道，最大屈服强度应≤ 71,800 psi。 F。规定的最小伸长率，Af，以百分比表示并四舍五入到最接近的百分比，应使用以下等式确定：

地点：使用 Si 单位计算时，C 为 1 940；使用 USC 单位计算时，C 为 625,000。 Axc 为适用的拉伸试件横截面积，以平方毫米（平方英寸）表示，如下：对于圆形横截面试件，130 mm2 （0.20 in2) 适用于直径为 12.7 毫米（0.500 英寸）和 8.9 毫米（350 英寸）的试件；和 65 毫米2 （0.10 in2）适用于直径为 6.4 毫米（0.250 英寸）的试件。对于全断面试件，a) 485 mm 中较小者2 （0.75 in2) 和 b) 试件的横截面积，使用指定的管子外径和指定的壁厚得出，四舍五入到最接近的 10 mm2 （0.10 in2). 对于条状试件，a) 485 mm 中较小者2 （0.75 in2) 和 b) 试件的横截面积，使用试件的规定宽度和管道的规定壁厚得出，四舍五入到最接近的 10 mm2 （0.10 in2). U 是指定的最小拉伸强度，以兆帕斯卡（磅每平方英寸）表示。 G。 R 值较低t0.5/Rm 可以通过协议指定。 H。对于 > X90 的等级，请参阅完整的 API5L 规范。外径、不圆度和壁厚公差指定外径 D（英寸）直径公差，英寸d 不圆度公差管道除末端外a 管端A，B，C 管道除末端外a 管端A，B，C SMLS管道电焊管 SMLS管道电焊管 6.625 到 24.000 +/- 0.0075D +/- 0.0075D，但最大值为 0.125 +/- 0.005D，但最大值为 0.063 0.020D 0.015D > 24 到 56 +/- 0.01D +/- 0.005D，但最大值为 0.160 + / - 0.079 + / - 0.063 0.015D，但最大为 0.060 0.01D，但最大为 0.500 针对针对 D/t≤75 D/t≤75 通过协议通过协议 D/t≤75 D/t≤75 > 56 按约定 A。管端的长度为每个管末端的 4 英寸 b. 对于 SMLS 管道，公差适用于 t≤0.984 英寸，较厚管道的公差应按约定 C。对于 D≥8.625 英寸的扩管和非扩管，直径公差和不圆度公差可以使用计算内径或测量内径而不是规定的外径来确定。 d. 为了确定是否符合直径公差，管道直径定义为任何圆周平面中管道的周长除以 Pi。室壁厚度公差a t 英寸英寸 SMLS管b ≤0.157 -1.2 > 0.157 至 < 0.948 + 0.150 吨 / – 0.125 吨 ≥0.984 + 0.146 或 + 0.1t，以较大者为准 – 0.120 或 – 0.1t，以较大者为准焊管光盘 ≤0.197 + / - 0.020 > 0.197 至 < 0.591 +/- 0.1 吨 ≥0.591 + / - 0.060 A。如果采购订单指定的壁厚负公差小于本表中给出的适用值，则壁厚正公差应增加足以维持适用公差范围的量。 b. 对于 D≥ 14.000 英寸且 t≥0.984 英寸的管道，在不超过质量正公差的情况下，局部壁厚公差可超出壁厚正公差 0.05 吨。 C。壁厚的正公差不适用于焊接区域。 d. 有关完整详细信息，请参阅完整的 API5L 规范。

静水压试验管道能够承受水压试验，焊缝或管体不会泄漏。如果所使用的管段已成功测试，则接头无需进行水压测试。弯曲测试试件的任何部分均不得出现裂纹，且焊缝不得出现开裂。压扁试验的验收标准应为：

EW 管道 D10的管道，在板间距离小于原外径的30%之前，焊缝不得有开口。对于其他尺寸，请参阅完整的 API 5L 规范。

PSL2 的 CVN 冲击测试许多 PSL2 管道尺寸和等级都需要 CVN。无缝管是要在本体上进行测试的。焊管应在管体、管焊缝和热影响区（HAZ）进行测试。请参阅完整的 API5L 规范，了解尺寸和等级以及所需吸收能量值的图表。

X65钢管热处理工艺研究

介绍了X65钢级管线钢的成分设计和CCT曲线的确定，重点介绍了热处理工艺；通过对检测结果的分析得出，采用回火工艺（淬火+回火）处理后，管线钢的力学性能完全满足API Spec 5L标准的要求。

管道输送是一种经济、高效的流体输送方式；为了大大降低铁精矿的运输成本，综合利用矿山资源，在白云鄂博西矿至宝钢炼铁厂铺设了一条专门用于铁精矿浆料运输的管道，其中主要采用高压该段管道采用X65钢级无缝钢管，长度约20,000m。根据API Spec 5L标准（以下简称5L标准），设计钢种成分，并开展热处理工艺实验研究。

1、钢材成分设计

综合考虑钢管对韧性和焊接性的要求，采用低w[C]设计； Mn能细化铁素体，提高钢的韧性，但为了防止Mn的偏析，w[Mn]控制在1.40%以内；在此基础上，分别添加微量合金元素Nb和Ti，以达到细晶强化的功效；控制低w[P]、w[S]和使用Al脱氧。根据5L标准要求，设计钢号BX65L2Q，具体成分设计见表1。

表1 试验钢种BX65L2Q的成分设计（质量分数）

C ≤0.16 Mn ≤1.40 P ≤0.020 S ≤0.005 Nb 适量 Ti 适量 Al 适量 2. CCT曲线测定

2.1 实验条件及方案

实验材料取自热轧无缝管，试样尺寸为Φ10 mm×120 mm，实验设备为Gleeble-1500热模拟试验机。加热温度取1000℃，保温时间取5min，冷却速率在0.5～45℃/s之间适当选择。之后，纵向切割试样并分析金相显微组织。

2.2 实验结果

BX65L2Q是亚共析钢； CCT曲线上存在铁素体析出区、珠光体转变区和贝氏体转变区（见图1和图2）。冷速较低时，组织转变为晶粒较粗的多边形铁素体和少量珠光体；冷速为15℃/s时，组织主要为多边形铁素体和少量珠光体；当冷速提高到25℃/s时，组织主要为针状铁素体，珠光体基本消失，出现贝氏体。随着冷却速度的逐渐增加，针状铁素体的比例不断增加。针状铁素体内部的高位错密度阻止了晶粒长大和晶粒细化，因此该材料不仅具有高韧性，而且具有良好的焊接性能。

不同冷却速度下的显微组织照片——X65钢综合指南

图1 不同冷却速度下的显微组织照片

bx65l2q 的 cct 曲线 - X65 钢综合指南

图2 BX65L2Q的CCT曲线

3、热处理工艺研究

设计的钢级BX65L2Q在热轧状态下的力学性能在现行生产工艺条件下远低于5L标准要求。鉴于此，对管体进行正火、正火+高温回火及回火处理等一系列工艺研究，为了简化实验、增强对比效果，设计了八种工艺方案，具体如下：

3.1 热处理工艺方案

系统1：正火温度950℃，空冷后保温30min；回火温度600℃，保温60min后空冷。系统2：正火温度至950℃，空冷后保温30min。系统3：正火温度920℃，空冷后保温30min；回火温度600℃，保温60min后空冷。系统4：正火温度920℃，空冷后保温30min。系统5：正火温度890℃，空冷后保温30min。系统6：淬火温度890℃，水冷后保温时间30min；回火温度650℃，保温时间60min后空冷。系统7：淬火温度890℃，水冷后保温30min；回火温度600℃，保温60min后空冷。系统8：淬火温度890℃，水冷后保温30min；回火温度550℃，保温60min后空冷。

BX65L2Q属于亚共晶钢；淬火温度应在Ac3（检测为835℃）30-70℃以上，因此淬火加热温度以890℃为好，并在此温度下保温一定时间，使钢的全部组织得到良好的状态。转变为奥氏体，成分更加均匀，从而实现完全淬火。按经验公式计算：t=aKD≈30min（其中：t为加热时间；a为钢种系数，取1.2；K为装炉系数，取1.4；D为钢的有效厚度，取15.50mm。）因此，淬火保温时间应控制在30分钟。

上述风冷空气处于静止状态，每组实验点选取两个拉伸试样、一组横向冲击试样和一块金相试样。

3.2 测试结果

热处理状态的力学性能及高频金相检验结果见表2和表3。

表2 热处理状态力学性能

工艺系统 Rt0.5/兆帕 Rm/兆帕 Rt0.5:Rm AkV (0℃)/J A/％ Z/％系统1 343 518 0.66 175 32.8 74.5 系统2 358 528 0.68 169 32 75.3 系统3 348 520 0.67 171 34.3 75.5 系统4 363 530 0.68 164 33.3 75 系统5 363 533 0.68 163 33.3 75.5 系统6 538 650 0.83 245 25 77.3 系统7 615 715 0.86 217 23.3 76.3 系统8 648 743 0.87 208 21.8 73.3 热轧状态 323 525 0.62 37 31.2 74.2 5L标准 450-600 535-760 ≤0.93 ≥27 ≥21

注：冲击试样为横向全尺寸。温度/℃，时间/s

表3 热处理状态金相检验结果

联系电话组织包含粒度/等级 A B C D 1# P+F 0.5 0.5 0.5 1 9.5 2# P+F 0.5 0.5 0.5 0.5 9.5 3# P+F 0.5 0.5 0.5 0.5 9.5 4# P+F 0.5 0.5 1 0.5 9.5 5# P+F 0.5 0.5 1 1 9.5 6# 回火S 0.5 1 0.5 0.5 7# 回火S 0.5 1 0.5 1 8# 回火S 0.5 1 1 0.5 二、分析讨论

从系统1和系统3的试验（见表2）比较可以看出，随着正火温度的升高，抗拉强度、屈服强度、伸长率、端面收缩率和抗弯强度比略有降低，而冲击功略有增加。尽管如此，其幅度还是很小，这表明在相同的回火工艺条件下，正火温度对组织和性能的影响很小。

从系统2、系统4和系统5的试验（见表2）对比可以看出，随着正火温度的升高，抗拉强度、屈服强度、伸长率和面收缩率均呈下降趋势。与此同时，影响力工作呈上升趋势。尽管如此，幅度也很小，抗弯强度比没有变化，这表明在没有回火过程的情况下，正火温度对组织和性能的影响也很小。

热处理后金相组织照片-X65钢综合指南

图3 热处理后金相组织照片

从系统1和系统2、系统3和系统4的两组试验（见表2）可以看出，在相同条件下的正火工艺和回火工艺进行力学性能的比较，未回火的抗拉强度，屈服强度和屈强比比较高，只是伸长率；冲击功比较低，这是因为正火过程中不发生组织转变，不会产生相变应力。尽管如此，回火过程既可以消除钢中的抗拉强度，又可以消除相变应力。然而，回火过程可以消除钢中的带状组织，这可以从图3中b和c的组织照片中清楚地看到。

从体系6、体系7和体系8的试验（见表2）对比可以看出，随着回火温度的升高，抗拉强度、屈服强度和屈强比均呈下降趋势。同时，伸长率、面收缩率和冲击功均呈上升趋势。幅度非常大，系统7和系统8的强度上限甚至超出了标准的5L，这表明在淬火工艺相同条件下，回火温度下的性能在淬火工艺条件相同的情况下，回火温度对性能影响很大。

综合分析，采用正火和热轧状态的基体组织为铁素体+珠光体；只有正火工艺，在一定程度上具有细化晶粒的作用，即热轧状态的晶粒尺寸从8.0变为正火状态的9.5，这导致正火后处理的影响大幅增加，但增强的强度非常有限，仍远低于5L的标准要求（见表3）。回火处理基体组织为回火索恩石，由于渗碳体呈粒状，因此具有强度高、韧性好等综合优点；只要工艺参数选择得当，其力学性能完全可以满足5L标准的要求。

5、感应热处理工艺研究

由于无缝厂Φ400轧制机组无回火热处理手段，特钢分公司选择进行中频感应热处理。

5.1 感应热处理工艺

感应热处理工艺：感应加热至910℃，保温8min后水冷淬火（淬火水温

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