一种评定管线钢制管后应变时效程度的方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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°C，以便环氧粉末 融化，钢管温度可能短时达到200°C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strain aging， 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°C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。
[0003] 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，通过相应的热乳和热处理工艺，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￥、1^、他、1 〇3等元素微合金化，采用控制乳制与控制 冷却相结合的技术，生产出的乂70、乂80、乂90、乂100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。
[0004] 针对钢的应变时效敏感性评定，GB/T 4160《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/T 4160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/T 4160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】
[0005] 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。
[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现：
[0007] 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：
[0008] (1)分别测定制管原材料和热涂覆后成品管在0°C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;
[0009] (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;
[0010] (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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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10mmX 10mmX55mm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。
[0015] 进一步，在热涂覆后的成品管上截取冲击试样和拉伸试样，对于螺旋埋弧焊管，冲 击试样取自距焊缝1/4螺距处管体横向，拉伸试样取自距焊缝1/2螺距处管体横向；对于直 缝埋弧焊管，冲击试样取自距焊缝90°处管体横向，拉伸试样取自距焊缝180°处管体横向。
[0016] 进一步，所述冲击功和屈服强度均取自多次测试后的平均值。
[0017] 进一步，对于X90及以上钢级的管线钢，屈服强度用表示。
[0018] 本发明的评定管线钢制管后应变时效程度的方法，首先在制管原材料(钢板或板 卷）以及热涂覆后的成品管上截取试样样坯，并加工成冲击试样和拉伸试样。若样坯截取方 式为火焰切割，则去除火焰切割造成的热影响区域。然后通过冲击试验和拉伸试验测试制 管前后试样的冲击功和屈服强度，最后计算出应变时效系数，该系数的数值越大反映制管 后应变时效程度越强。
[0019] 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，不仅克服了应变时效敏感性系数未反映屈服强度变化的缺陷，还能体现应变 时效对不同制管工艺的响应，因此可广泛适用于各钢级管线钢制管后应变时效程度的评 定。同时，通过比较不同钢材的应变时效系数，可为管道材料的选择、制管工艺的制定提供 一定的帮助。
[0020] 目前，我国仅有检测钢的应变时效敏感性试验标准，不适用于管线钢制管后应变 时效程度的评定。本发明根据应变时效最终表现为材料屈服强度升高和冲击韧性下降这一 特点，