X90螺旋埋弧焊管制管过程中拉伸性能的变化规律

杨青建，王自信，司 译，雷小兵，管治军

（山东胜利钢管有限公司，山东 淄博 255082）

X90螺旋埋弧焊管制管过程中拉伸性能的变化规律

杨青建，王自信，司 译，雷小兵，管治军

（山东胜利钢管有限公司，山东 淄博 255082）

针对X90钢φ1 219 mm×16.3 mm螺旋埋弧焊钢管第二轮单炉试制过程，分析了X90板卷在制管过程中拉伸性能的变化规律。结果表明，X90螺旋埋弧焊管制管过程中，成型后屈服强度和屈强比明显下降，静水压试验后钢管屈服强度和屈强比明显升高，抗拉强度变化不大。同时在此基础上，提出了X90板卷订货技术条件制定的原则。

焊管；螺旋埋弧焊管；X90钢；拉伸性能

0 前 言

螺旋埋弧焊管制造过程中，钢板经过多次复杂的弹塑性变形，材料性能将由于包辛格效应和加工硬化等发生明显变化。板-管力学性能的差异主要取决于钢板材料、钢管规格、制管工艺等因素。管道工程项目对所采用的钢管力学性能有明确规定，而对所采用的钢板力学性能只是推荐性的，并规定具体要求有管厂和钢厂通过使用确定。正是由于板-管之间力学性能的差异，在进行一种新钢级或新规格钢管生产前期，管厂和钢厂所要做的一项重要工作就是对钢板制管过程中的力学性能变化规律进行分析，从而不断改进钢板的力学性能，优化钢板订货条件，达到高质量和低成本。

本研究针对X90钢φ1 219 mm×16.3 mm螺旋埋弧焊管第二轮单炉试制过程，研究在预精焊工艺制管过程中的拉伸性能变化规律，明确对X90板卷的拉伸性能要求，为X90钢管小批量试制提供依据。

1 试验材料

制管采用的板卷为国内某钢厂提供的X90热轧板卷、壁厚16.3 mm，化学成分见表1，X90板卷金相组织如图1所示。

表1 X90热轧板卷主要化学成分 %

图1 X90热轧板卷的金相组织 500×

2 试验方法

试验依据Q/SY GJX 125—2013《天然气输送管道用X90钢级螺旋缝埋弧焊管用热轧板卷技术条件》和Q/SY GJX 124—2013《天然气输送管道用X90钢级螺旋缝埋弧焊管技术条件》的要求，分别在板卷及其试制钢管对应位置取横向拉伸试样。板卷横向拉伸试验从板卷宽度1/2处沿钢管周向截取，采用直径12.7 mm圆棒试样，钢管母材采用直径8.9 mm圆棒试样。试验在1000HDX－G7静液式万能型材料试验机上进行，试验方法标准为ASTM A370－13。

螺旋埋弧焊管在制造过程中，成型前后和静水压试验前后对板材力学性能影响较大，为了更好的研究力学性能的变化，分别从钢管成型前、精焊后和静水压试验试验后的三个状态对板材进行取样做拉伸性能试验。取样方案如下：在钢管成型前分别对应板卷的头、中、尾部取样，做板卷拉伸性能试验；钢管精焊完成后，分别对应板卷取样位置在钢管上取样，做钢管拉伸性能试验；钢管经过静水压试验试验后，再在相对应的钢管位置上取样，做钢管拉伸性能试验。

3 试验结果及分析

3.1 成型前后拉伸性能变化

表2为板卷、成型后钢管拉伸性能对比。试验结果表明，成型后屈服强度的变化范围为－70～5 MPa，平均下降39 MPa；成型后抗拉强度变化范围为－75～30 MPa，平均下降11 MPa；成型后屈强比下降－0.08～0，平均下降0.04。

3.1.1 成型前后屈服强度的变化

图2为成型前后屈服强度的变化规律，按照板卷头部、中部、尾部排列。

从图2看出，成型后屈服强度变化幅度与板卷屈服强度有关，板卷屈服强度越高，屈服强度变化幅度越大；板卷屈服强度越低，屈服强度变化幅度越小。板卷屈服强度为645～665 MPa时，成型后屈服强度下降明显，下降30～70 MPa；板卷屈服强度为635～645 MPa时，成型后屈服强度变化值较小（个别值甚至上升），下降－5～25 MPa。

表2 成型前后板卷和钢管拉伸性能对比

图2 成型前后屈服强度的变化规律

3.1.2 成型前后抗拉强度的变化

图3为成型前后抗拉强度的变化规律。从图3可以看出，板卷头部成型后抗拉强度变化幅度大，下降30～70 MPa；板卷中部成型后抗拉强度变化幅度不大，有升有降，变化幅度－15～10 MPa；板卷尾部成型后抗拉强度升高，升高20～30 MPa。

图3 成型前后抗拉强度的变化规律

3.1.3 成型前后屈强比的变化

图4 为成型前后屈强比的变化规律。可以看出，成型后屈强比下降，板头下降不明显，板中下降幅度最大，尾部下降幅度又减小。

图4 成型前后屈强比的变化规律

3.2 静水压试验前后钢管拉伸性能变化

表3为静水压试验前后钢管拉伸试验结果。试验结果表明，静水压试验后屈服强度上升25～70 MPa，平均上升48 MPa；静水压试验后抗拉强度变化－70～40 MPa，平均下降12 MPa；静水压试验后屈强比上升0.01～0.13，平均上升0.07。

3.2.1 静水压试验前后屈服强度的变化

图5为静水压试验前后屈服强度的变化规律，按照板卷头部、中部、尾部排列。从图5可以看出，静水压试验后屈服强度整体升高，板卷头部、中部、尾部变化幅度一致，平均升高48 MPa。

3.2.2 静水压试验前后抗拉强度的变化

图6为静水压试验前后抗拉强度的变化规律。从图6可以看出，静水压试验前后抗拉强度无明显变化规律，有升有降，变化幅度较大，而平均值相差不大。

表3 静水压试验前后钢管拉伸性能变化

图5 静水压试验前后钢管屈服强度的变化规律

图6 静水压试验前后钢管抗拉强度的变化规律

3.2.3 静水压试验前后屈强比的变化

图7为静水压试验前后屈强比的变化规律。可以看出，静水压试验后屈强比上升，由于抗拉强度变化无明显规律，屈强比的变化也没有明显变化规律。

图7 静水压试验前后钢管屈强比的变化规律

3.3 结果分析

3.3.1 成型后屈服强度下降

φ1 219 mm×16.3 mm螺旋埋弧焊钢管成型形变量为1.36%，由表2可知，屈服强度平均下降39 MPa。所以这种成分和工艺下生产的X90板卷，形变量为1.36%时母材屈服强度明显下降。

3.3.2 钢管静水压试验后屈服强度升高

表4为钢管静水压试验前后管径变化测量数据，测得钢管静水压试验后平均形变量0.16%。所以这种成分和工艺下生产的X90板卷，加工硬化形变量0.16%时钢管屈服强度上升，平均升高48 MPa。

表4 钢管静水压试验前后管径变化

4 讨 论

从试验结果看，X90板卷经过螺旋成型和静水压试验后，其拉伸性能发生了一定变化。为了保证最终钢管的性能满足技术条件要求，必须根据拉伸性能变化规律，合理制定板卷的性能指标。从板卷强度变化情况看，成型后屈服强度下降39 MPa，静水压试验后屈服强度升高48 MPa，即成品管比原材料屈服强度升高9 MPa。抗拉强度和屈强比变化影响不大。根据变化情况，建议将这种成分和工艺下生产的X90板卷的屈服强度目标值定为650 MPa，抗拉强度目标值定为800 MPa。

5 结 论

试验结果表明，X90螺旋埋弧焊管制管过程中，板卷、钢管拉伸性能发生了显著变化。

（1）成型后形变量1.36%，钢管屈服强度平均下降39 MPa。

（2）静水压试验后，钢管形变量0.16%，钢管屈服强度平均升高48 MPa。

（3）X90板卷订货技术条件：板卷的屈服强度目标值定为650 MPa，抗拉强度目标值定为800 MPa。

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Change Rule of X90 Steel Tensile Properties in SAWH Pipe Manufacturing Process

YANG Qingjian,WANG Zixin,SI Yi,LEI Xiaobing,GUAN Zhijun
(Shandong Shengli Steel Pipe Co.,Ltd.,Zibo 255082,Shandong,China)

Aiming at the second round single furnace trial manufacture process of X90 φ1 219 mm×16.3 mm SAWH pipe,it studied the change rule of tensile properties of X90 steel in the manufacturing process.The results showed that in the manufacturing process,the yield strength and yield ratio decrease greatly after forming,and increase obviously after hydrostatic testing,the tensile strength hardly change.Based on this,it put forward the establishment principles of technical conditions of procurement order for X90 steel plate.

welded pipe;SAWH pipe；X90 steel；tensile properties

TG113.25

B

1001－3938（2015）05-0030-05

杨青建 （1981—），工程师，主要从事埋弧焊钢管生产设备和工艺的管理、设计与研究工作。

2015-03-15

罗 刚