為了研究X80鋼級1219mm×22mm熱根彎管局部加熱工藝的可行性，對X80母管管材進行了分析，采用不同加熱工藝參數進行了母管直管段、過渡區和加熱區熱模擬試驗，對比優選出了適合局部加熱的工藝參數，確定了“加熱溫度為1000℃，回火溫度為520℃”的局部加熱工藝參數，可滿足CDP-S-OGP-PL-016-2014-3《油氣管道工程用感應加熱彎管技術規格書》的相應要求。
隨著國內外油氣需求的日益增加，大直徑、高鋼級油氣輸送管線建設快速發展。彎管是管道建設的必要組成部分，其生產效率是影響管線建設工程進度的關鍵因素之一。X80DN1200mm，彎管制造工藝一般采用傳統的全程加熱方式，即彎管段、直管段均需要經過中頻加熱，每天僅能生產2~3根彎管，對工程的工期造成了極大的制約，因此進行彎管制造局部加熱工藝的探索研究就顯得尤為重要。
1母管化學成分及性能分析
試制選用X80鋼級1219mm×22mm雙面埋弧直縫焊管（SAWL），采用HP Spect Max直讀光譜儀，依據GB/T4336-2002分別對所取鋼管進行化學成分復驗分析，分析結果見表1。從表1可以看出，化學分析結果均符合CDP-S-OGP-PL-017-2014-3《油氣管道工程用感應加熱彎管母管技術規格書》的要求。
依照標準ASTMA370-2014對1219mmx22mm母管進行力學性能的復驗。制取直徑為12.5mm和原始標距50mm的棒狀試樣，焊縫接頭選用寬度為38mm的全尺寸板狀試樣（焊縫區去余高），棒狀和板狀試樣分別在UTM5305電子萬能試驗機和SHT4106電液伺服萬能試驗機上進行拉伸試驗。夏比V形缺口沖擊試樣的尺寸為10mm×10mm×55mm，在JB-500B沖擊試驗機上進行-20℃沖擊試驗。其力學性能見表2和表3。
由表2、表3試驗結果可知，本項目選用的兩種規格X80鋼管的強度、塑性、屈強比均能滿足CDP-S-0GP-PL-017-2014-3彎管母管標準要求。X80管線鋼是通過控軋控冷得到貝氏體組織，經控軋控冷所得組織中的高密度位錯誘導相變強化。軋制是在奧氏體溫度范圍內進行，所以軋制變形冷卻相變后得到相當細小且含有位錯亞結構的貝氏體；此外，Ti、Nb的碳氮化物的析出對位錯的釘扎作用又起著析出強化的作用。二者的共同作用使X80管線鋼強度大大提高。鋼中復相組織在數量、形態和分布上的配合保證了X80管線鋼的強塑性。
2局部加熱制造彎管工藝特點
感應加熱彎管制造工藝主要有3種：①直管段不淬火，彎曲部分淬火；②直管段不淬火，彎曲部分淬火，然后對彎管整體進行回火熱處理；③直管段和彎曲部分都淬火，即彎管全長淬火處理，然后對彎管整體進行回火熱處理。第1種工藝的特點是成本低，但質量較差，普遍用于要求較低的感應加熱彎管制造；第2種工藝的特點是彎管整體回火熱處理，成本較高，質量較好，但直管段與彎曲部分之間過渡段的組織和性能不均勻；第3種工藝的特點是直管段因淬火而耗能，且出現縮徑，并在生產彎管用直縫埋弧焊管時需要調整鋼板銑邊寬度、角度、預焊機的排輥位置以及埋弧焊接機、探傷機、擴徑機、水壓機和倒棱機等而影響正常生產，所以難度大，成本高，但是彎管全長的組織和性能均勻，質量優良。
為了節約能源，提高生產效率，保證供貨周期，進行局部加熱工藝的研究顯得尤為重要，通過制定局部加熱熱模擬工藝方案和熱模擬試驗，從而確定局部加熱工藝的可行性。
3熱模擬彎管工藝試驗
通過制定熱模擬工藝試驗方法，分別對局部加熱彎管的3個部分，即直管段，加熱段和過渡段分別進行熱模擬試驗，保證每個部分的性能均滿足標準要求。
3.1直管段熱模擬
直管段部位只進行回火熱處理模擬，制定X80鋼級1219mm×22mm熱處理工藝參數，將500mm長度直管進行熱處理，每段模擬管推制500mm，熱處理工藝均選用回火，溫度選用520℃和600℃，直管段熱模擬試驗參數見表4。
從熱模擬處理前后管體和焊接接頭力學性能試驗結果可知，本次試驗選用的X80彎管經過兩種回火熱處理后，拉伸性能均較母管原始狀態略有下降，但當回火溫度升高至600℃時，屈服強度發生了明顯下降，且低于標準要求的555MPa；而回火溫度為520℃時，屈服強度僅下降了60MPa，仍高于標準CDP-S-OGP-PL-016-2014-3彎管技術規格書下限值的要求。
兩組試樣沖擊性能均低于原始狀態，其中600℃回火溫度過程中管體、焊縫的沖擊功降低較多，而520℃回火過程中焊縫的沖擊功下降較少，且熱影響區沖擊值有所提高。
3.2加熱段及過渡區熱模擬
制定1219mm×22mm X80彎曲段熱模擬工藝參數，取1000mm直管進行推制和熱處理模擬，加熱段相當于彎管推制過程中的彎曲段，從管端位置起300mm處開始進行推制，推制長度為500mm，熱處理工藝選用520℃回火，推制溫度選用兩組對比溫度，分別為1000℃以及1050℃，加熱段及過渡區熱模擬試驗參數見表7。
從加熱段和過渡區模擬過程中管體和焊接接頭力學性能試驗結果可知，本次試驗選用的X80鋼管在經過兩種推制溫度過程中，推制溫度升高時，拉伸性能均較母管原始狀態有所增加，管體的延伸率有所下降，說明溫度較高時，塑性不足導致其不能滿足標準要求，管體的沖擊性能均有所下降，尤其是加熱段和過渡段的母材沖擊性能接近下限值，如母材原始狀態沖擊功儲備不足，極易導致沖擊性能不能滿足要求。而在推制溫度為1000℃時，拉伸性能有所下降，但均滿足要求，有一定的余量，沖擊性能較原始狀態有所提高。
4結論
（1）通過調整局部加熱工藝參數，規格為X80、1219mm×22mm的熱模擬段彎管的力學性能滿足CDP-S-0GP-PL-016-2014-3標準要求，為后續產品局部加熱工藝的采用提供了可行性參考。
（2）熱模擬溫度為1000℃時，使得未溶元素Nb、V、Ti等的碳氮化合物可通過質點釘扎晶界的機制而顯著阻止奧氏體晶粒的長大，且通過520℃回火處理，使得部分位錯對消或消失，從而使X80鋼級母管模擬段的性能趨好。
（3）創新熱模擬試驗方式，掌握了鋼管的加熱性能，為彎管局部加熱工藝參數的制定提供了試驗依據，試驗數據可靠，并且節省成本。
