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摘要：X70管线钢是一种低合金、高强度钢,它具有强度高,韧性好的特点,是“西气东输”工程所采用的主要钢种之一。本文首先阐述了X70管线钢的技术要求及工艺路线，其次，分析了X70管线钢关键生产技术及控制。同时，就X70管线钢的点蚀机理进行了深入的探讨，具有一定的参考价值。
关键词：X70管线钢；；生产技术；点蚀机理
基金項目:省部共建“石油天然气装备”教育部重点实验室资助项目(2006STS02)
中图分类号：TU990文献标识码： A 文章编号：
1.前言
X70管线钢是一种低合金、高强度钢,它具有强度高,韧性好的特点,是“西气东输”工程所采用的主要钢种之一。作为埋地管线,X70管线钢的局部腐蚀发生率很高,其破坏作用远远高于全面腐蚀,发生的局部腐蚀破坏主要有点蚀,缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂等形式。
2. X70管线钢的技术要求及工艺路线
现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢，是高技术含量和高附加值的产品，管线钢生产几乎应用了冶金领域近20多年来的一切工艺技术新成就。目前管线工程的发展趋势是大管径、高压富气输送、高寒和腐蚀的服役环境、海底管线的厚壁化。因此现代管线钢应当具有高强度、低包申格效应、高韧性和抗脆断、低焊接碳素量和良好焊接性、以及抗HIC和抗H2S腐蚀。优化的生产策略是提高钢的洁净度和组织均匀性，C≤0.09％、S≤0.005％、P≤0.01％、O≤0.002％，并采取微合金化，真空脱气＋CaSi、连铸过程的轻压下，多阶段的热机械轧制以及多功能间歇加速冷却等工艺。目前国内外管线规范中没有X70管线用钢材的韧性指标，仅对X70管材有具体要求：
（1）最低使用温度下（－5℃）DWTT≥85％SA；
（2）最低使用温度下（－5℃）夏比冲击吸收功≥145J。
当前管线钢的技术条件普遍采用美国石油协会标准API，但是国内具体工程或具体用户的订货技术条件往往较API标准严格得多。
X70管线钢的生产在150t转炉—3500mm炉卷轧机上进行,其工艺路线为:铁水预处理—150t转炉—LF炉外精炼—VD真空处理—板坯连铸—加热—控轧—控冷—矫直—剪切—入库。
3. X70管线钢关键生产技术及控制
（1）连铸坯质量控制技术
控制铸坯内部偏析和疏松小于0.5级,铸坯无中心裂纹,为管线钢获得良好的性能均匀性和良好的DWTT性能创造了先决条件。
（2）控制轧制
保证再结晶区控制轧制累计变形率大于50%,道次变形率大于15%,可充分发挥形变奥氏体静态再结晶作用,获得细小的再结晶奥氏体。
通过未再结晶区控制轧制,确保未再结晶区累计变形率大于60%,可使细小的再结晶奥氏体发生扁平化,晶界面积增加,同时奥氏体晶内产生大量变形带。
（3）控制冷却
控制冷却是获得针状铁素体的关键,为此确定控制冷却参数为:冷却速度15~20℃/s,终冷温度400~550℃之间,最终获得细化的针状铁素体。
4. X70管线钢的点蚀机理
4.1 点蚀的诱发
X70管线钢在热轧过程中由于轧辊的作用使钢板表面的氧化铁皮脱落，但在钢板表面仍然会存在氧化皮，而且由内到外依次是FeO、Fe3O4和Fe2O3。当钢板进入层流冷却区后，冷却水中的氯离子会吸附在钢板表面，确切地说是吸附在氧化层的表面。根据钝化吸附理论，点蚀孔是由于腐蚀性阴离子在钝化膜表面上吸附并穿过钝化膜所致，而且金属的氧化膜具有新陈代谢和自我修补的机能，在表
面膜破坏后，环境中的氧等氧化剂可使钝化膜修补而再生，尤其当存在Cl-等侵蚀性离子时，由于它的解胶作用使保护膜难以再生，因而发展为孔蚀。Cl-等侵蚀性离子之所以是点蚀发生的关键因素，其原因是氯离子能优先地、有选择地吸附在钝化膜上，把钝化膜中的氧排挤掉(即所谓的竞争吸附)，结果与钝化膜中的阳离子结合成氯化物(Me. Cl-)，该氯化物通过反应（1）能生成一种快速溶解的络合物，然后由反应（2）生成金属离子进入溶液。这样，钝化膜遭到破坏，而新的基体金属露出。
（1）
（2）
4.2 点蚀的扩展
（1）在蚀孔底部
在点蚀源形成之后，由于大阴极、小阳极的作用，形成活化-钝化腐蚀电池，在点蚀孔内发生阳极反应，即金属发生溶解：
（3）
这会引起金属离子浓度升高并发生水解反应：
（4）
生成氢离子，使得点蚀小孔内的溶液pH值下降，形成一个强酸性的溶液区，加速了金属的溶解，造成点蚀坑扩大、加深。孔内金属离子不断增强，在蚀孔电池产生的电场作用下，蚀孔外的阴离子不断地向孔内迁移、富集，孔内氯离子浓度升高。
（2）在孔口
Fe2+和FeOH+被溶解氧所氧化：
（5）
（6）
反应产物随后发生水解：
（7）
（8）
Fe3O4和铁锈的沉积
（9）
（10）
水解产生的氢离子和孔内的氯离子又促使孔侧壁铁的继续溶解，进而孔口形成了Fe3O4腐蚀产物沉积层，阻碍了扩散和对流，使孔内溶液得不到稀释，从而造成了闭塞电池局部供氧受到限制。
（3）在蚀孔外部
在蚀坑的邻近区域(阴极区)则发生溶解氧的还原反应：
（11）
同时还发生铁锈的还原：
（12）
孔外大片表面由于阴极还原反应产生的OH-导致pH增大而钝化，并且又受到蚀孔内阳极过程所释放电子的阴极保护作用，因而抑制了蚀孔周围的全面腐蚀。
由于X70管线钢在轧制过程中钢板表面的氧化铁皮脱落不均匀，造成钝化薄厚不均，加之吸附在钢板表面的Cl-并不是很充足，所以只能在钝化薄的地方易遭到Cl-的侵蚀而成为点蚀孔，而在厚的地方Cl-很难穿透，从而避免了腐蚀的发生。因此，最终X70管线钢并不是大面积腐蚀，而是局部腐蚀，即点蚀。
通过对X70管线钢的喷水试验可知，X70管线钢在运至用户的过程中，由于钢板受潮或淋雨，加之钢板表面吸附有氯离子，从而最终导致点蚀的发生。
参考文献：
[1] 王志国,韦军尤,庞军,覃胜苗.管线钢精炼渣系的开发与钢中磷硫氮全氧的控制[J]. 柳钢科技. 2010(04)
[2] 王文军,郝宁,刘金刚,李永东,朱志远,孙硕猛.X80管线钢精炼过程夹杂物研究[J]. 中国冶金. 2010(09)
[3]马芳,张春红.X70和X80管线钢冶炼与连铸工艺的研究[J]. 本钢技术. 2010(01)
关键词：X70管线钢；；生产技术；点蚀机理
基金項目:省部共建“石油天然气装备”教育部重点实验室资助项目(2006STS02)
中图分类号：TU990文献标识码： A 文章编号：
1.前言
X70管线钢是一种低合金、高强度钢,它具有强度高,韧性好的特点,是“西气东输”工程所采用的主要钢种之一。作为埋地管线,X70管线钢的局部腐蚀发生率很高,其破坏作用远远高于全面腐蚀,发生的局部腐蚀破坏主要有点蚀,缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂等形式。
2. X70管线钢的技术要求及工艺路线
现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢，是高技术含量和高附加值的产品，管线钢生产几乎应用了冶金领域近20多年来的一切工艺技术新成就。目前管线工程的发展趋势是大管径、高压富气输送、高寒和腐蚀的服役环境、海底管线的厚壁化。因此现代管线钢应当具有高强度、低包申格效应、高韧性和抗脆断、低焊接碳素量和良好焊接性、以及抗HIC和抗H2S腐蚀。优化的生产策略是提高钢的洁净度和组织均匀性，C≤0.09％、S≤0.005％、P≤0.01％、O≤0.002％，并采取微合金化，真空脱气＋CaSi、连铸过程的轻压下，多阶段的热机械轧制以及多功能间歇加速冷却等工艺。目前国内外管线规范中没有X70管线用钢材的韧性指标，仅对X70管材有具体要求：
（1）最低使用温度下（－5℃）DWTT≥85％SA；
（2）最低使用温度下（－5℃）夏比冲击吸收功≥145J。
当前管线钢的技术条件普遍采用美国石油协会标准API，但是国内具体工程或具体用户的订货技术条件往往较API标准严格得多。
X70管线钢的生产在150t转炉—3500mm炉卷轧机上进行,其工艺路线为:铁水预处理—150t转炉—LF炉外精炼—VD真空处理—板坯连铸—加热—控轧—控冷—矫直—剪切—入库。
3. X70管线钢关键生产技术及控制
（1）连铸坯质量控制技术
控制铸坯内部偏析和疏松小于0.5级,铸坯无中心裂纹,为管线钢获得良好的性能均匀性和良好的DWTT性能创造了先决条件。
（2）控制轧制
保证再结晶区控制轧制累计变形率大于50%,道次变形率大于15%,可充分发挥形变奥氏体静态再结晶作用,获得细小的再结晶奥氏体。
通过未再结晶区控制轧制,确保未再结晶区累计变形率大于60%,可使细小的再结晶奥氏体发生扁平化,晶界面积增加,同时奥氏体晶内产生大量变形带。
（3）控制冷却
控制冷却是获得针状铁素体的关键,为此确定控制冷却参数为:冷却速度15~20℃/s,终冷温度400~550℃之间,最终获得细化的针状铁素体。
4. X70管线钢的点蚀机理
4.1 点蚀的诱发
X70管线钢在热轧过程中由于轧辊的作用使钢板表面的氧化铁皮脱落，但在钢板表面仍然会存在氧化皮，而且由内到外依次是FeO、Fe3O4和Fe2O3。当钢板进入层流冷却区后，冷却水中的氯离子会吸附在钢板表面，确切地说是吸附在氧化层的表面。根据钝化吸附理论，点蚀孔是由于腐蚀性阴离子在钝化膜表面上吸附并穿过钝化膜所致，而且金属的氧化膜具有新陈代谢和自我修补的机能，在表
面膜破坏后，环境中的氧等氧化剂可使钝化膜修补而再生，尤其当存在Cl-等侵蚀性离子时，由于它的解胶作用使保护膜难以再生，因而发展为孔蚀。Cl-等侵蚀性离子之所以是点蚀发生的关键因素，其原因是氯离子能优先地、有选择地吸附在钝化膜上，把钝化膜中的氧排挤掉(即所谓的竞争吸附)，结果与钝化膜中的阳离子结合成氯化物(Me. Cl-)，该氯化物通过反应（1）能生成一种快速溶解的络合物，然后由反应（2）生成金属离子进入溶液。这样，钝化膜遭到破坏，而新的基体金属露出。
（1）
（2）
4.2 点蚀的扩展
（1）在蚀孔底部
在点蚀源形成之后，由于大阴极、小阳极的作用，形成活化-钝化腐蚀电池，在点蚀孔内发生阳极反应，即金属发生溶解：
（3）
这会引起金属离子浓度升高并发生水解反应：
（4）
生成氢离子，使得点蚀小孔内的溶液pH值下降，形成一个强酸性的溶液区，加速了金属的溶解，造成点蚀坑扩大、加深。孔内金属离子不断增强，在蚀孔电池产生的电场作用下，蚀孔外的阴离子不断地向孔内迁移、富集，孔内氯离子浓度升高。
（2）在孔口
Fe2+和FeOH+被溶解氧所氧化：
（5）
（6）
反应产物随后发生水解：
（7）
（8）
Fe3O4和铁锈的沉积
（9）
（10）
水解产生的氢离子和孔内的氯离子又促使孔侧壁铁的继续溶解，进而孔口形成了Fe3O4腐蚀产物沉积层，阻碍了扩散和对流，使孔内溶液得不到稀释，从而造成了闭塞电池局部供氧受到限制。
（3）在蚀孔外部
在蚀坑的邻近区域(阴极区)则发生溶解氧的还原反应：
（11）
同时还发生铁锈的还原：
（12）
孔外大片表面由于阴极还原反应产生的OH-导致pH增大而钝化，并且又受到蚀孔内阳极过程所释放电子的阴极保护作用，因而抑制了蚀孔周围的全面腐蚀。
由于X70管线钢在轧制过程中钢板表面的氧化铁皮脱落不均匀，造成钝化薄厚不均，加之吸附在钢板表面的Cl-并不是很充足，所以只能在钝化薄的地方易遭到Cl-的侵蚀而成为点蚀孔，而在厚的地方Cl-很难穿透，从而避免了腐蚀的发生。因此，最终X70管线钢并不是大面积腐蚀，而是局部腐蚀，即点蚀。
通过对X70管线钢的喷水试验可知，X70管线钢在运至用户的过程中，由于钢板受潮或淋雨，加之钢板表面吸附有氯离子，从而最终导致点蚀的发生。
参考文献：
[1] 王志国,韦军尤,庞军,覃胜苗.管线钢精炼渣系的开发与钢中磷硫氮全氧的控制[J]. 柳钢科技. 2010(04)
[2] 王文军,郝宁,刘金刚,李永东,朱志远,孙硕猛.X80管线钢精炼过程夹杂物研究[J]. 中国冶金. 2010(09)
[3]马芳,张春红.X70和X80管线钢冶炼与连铸工艺的研究[J]. 本钢技术. 2010(01)