N80-1油管在线控轧控冷工艺优化

俞 璐 曹铜壁

1河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）2林州凤宝管业有限公司（456550）

0 引言

采用类似33Mn2V非调质钢种生产钢级N80-1油管是行业内目前的重要方法。非调质钢种在热加工生产中，需要严格控制好温度和冷却速度，才能获得满意组织与性能。钢级N80-1油管拉伸强度和冲击功均需满足API标准要求，除化学成分外，生产上一般采用控轧控冷工艺路线。

油管N80-1（33Mn2V）88.9X6.45出现拉伸强度和冲击功不合格情况，生产中采取旁通加热、再加热、常化等方式均试验效果不佳，性能还是不稳定。后期调整工艺思路，通过调整相关工艺参数，批量生产约1200t油管N80-1组织性能合格。下面针对前期和后期生产的N80-1（33Mn2V），从生产工艺、组织、性能对比分析，为今后生产固化工艺、稳定生产提供指导意见[1]。

1 工艺设计及分析

1.1 工艺设计思路

N80-1/33Mn2V油管为正火态的珠光体+铁素体组织，为保证较高拉伸强度和冲击功，细化晶粒是主要控制手段。因此，生产中从以下三方面控制:

1）控制管坯环炉加热温度和缩短高温（1000℃以上）加热时间，防止奥氏体晶粒长大。

2）控制穿孔、轧管、热定径工序，降低轧制速度，在较低奥氏体化温度区间轧制热加工，通过热加工产生动态再结晶和动态回复来细化晶粒、均匀组织。

3）控制热定径后终轧温度在接近或略高于Ar相变点（700℃），后续空冷后静态再结晶晶粒不易长大，组织析出物MV颗粒比较细小、弥散，最终形成细小均匀的铁素体和珠光体组织[2]。

1.2 工艺主要参数设计

见表1。

1.3 工艺分析

1.3.1 金相显微组织

通过对图1前期和图2后期的不同工艺下油管N80-1金相显微组织观察，前期生产的组织为珠光体+铁素体+少量网状铁素体（即:P+F+少网F），组织不均且晶粒粗大，存在一定混晶组织，晶粒度80%/6级+20%/8级。后期生产的组织为珠光体+铁素体（即:P+F），组织比较均匀细小，晶粒度8.5级。后期通过降低奥氏体组织区域轧制速度，动态再结晶细化晶粒效果更加明显；降低张减机前入口速度和高压除鳞压力，降低终轧温度，从而增加了奥氏体转变珠光体冷却速度，抑制网状先共析铁素体组织生成，得到更多晶粒细化的珠光体和铁素体组织[3]。

表1 工艺主要设计参数

图1 P+F+少网F，80%6级+20%8级

图2 P+F，8.5级

1.3.2 力学性能

从表2可以看出，前期油管N80-1力学性能不稳定，屈服强度最小548MPa，冲击功最小11J，屈服强度和冲击功偏低且波动较大，产品批次力学性能合格率为92%左右。结合图1前期生产N80-1的金相组织，组织粗大不均和少量网状铁素体是造成力学性能不合格的直接原因。后期油管N80-1力学性能稳定，屈服强度最小595MPa，冲击功最小24J，屈服强度和冲击功波动较小，产品批次力学性能合格率达到100%。结合图2后期生产N80-1的金相组织，组织均匀细小，自然材料综合力学性能较好[4-5]。

2 总结

1）通过油管N80-1控轧控冷工艺优化，最终稳定N80-1油管组织性能，满足API标准要求。

2）对于油管N80-1/33Mn2V应注意1000℃以上晶粒长大倾向性，控制缩短1000℃加热时间。

3）加工温度和冷却速度直接影响材料组织与性能，降低轧制速度，控制终轧温度700℃~740℃。

4）建立控温控轧体系，将环炉加热温度、时间，轧制速度、张减机入口速度、终轧温度等工艺参数进行重点管控，形成工艺与组织性能之间稳定的对应关系。