一種x80鋼彎管及其彎制工藝的製作方法

2023-06-04 19:38:26 1

專利名稱：：一種x80鋼彎管及其彎制工藝的製作方法
技術領域：
：本發明屬於鋼鐵領域，尤其是涉及一種X80鋼彎管及其彎制工藝。
背景技術：
：彎管可根據要求採用無縫鋼管、直縫焊管或螺旋焊管等鋼管進行彎制。而大口徑彎管主要採用直縫焊管、螺旋焊管大口徑彎管通過中頻加熱、彎曲的工藝進行製作。鋼管兩端固定，採用感應局部加熱，在機械的帶動下沿一定的彎曲半徑以一定的速度運動，局部加熱區就會按彎曲半徑逐步彎製成具有特定曲率半徑的彎管，經變形後的鋼管根據性能要求，採用噴水等冷卻方式控制其組織和性能達到技術要求規定的性能指標。目前大型彎管生產，多為低強度彎管，對X70鋼以上的彎管特別是對X80鋼以上的厚壁彎管研究和生產較少。對X80鋼板國內已開始生產，並進行了鋼管的生產，其性能水平達到技術標準的要求，如於2004年5月26日授權公告、'專利號為ZL01126611.2的中國發明專利，公開了寶鋼的"一種低碳低合金鋼及所制管材"發明專利，可生產X60—80級的管材。鋼管生產僅通過鋼板的成型和焊接後即可完成,鋼管的性能取決鋼板本身和焊接工藝，而鋼板是經先進的控軋控冷生產，熱加工和熱處理有機結合,保證了鋼板以至鋼管達到高的強韌性配合。但彎管的生產與鋼管生產明顯不同，鋼板經焊製成鋼管後，在彎制過程中，還需兩次加熱過程，必然導致控軋控冷鋼板組織的變化和性能的降低。彎制後採用噴水冷卻，雖在一定程度上能減小性能下降的程度，但由於加熱和冷卻的連續空間條件的限制，因此效果不會很顯著所以採用普通X80鋼管彎製成的彎管難以達到X80鋼性能的要求。另外再加熱溫度及冷卻速度會直接影響材料的室溫組織和性能，特別是厚壁彎管，由於冷卻速度過低，會導致彎管的性能顯著降低。
發明內容本發明要解決的技術問題是克服普通X80鋼在彎制過程中因加熱、彎制、冷卻導致彎管性能降低的弊病，提供了一種X80鋼彎管及其彎制工藝，所生產彎管的強度大於555MPa，低溫衝擊韌性大於120J，性能完全能夠滿足X80鋼彎管的技術要求，可用作石油、天然氣高壓輸送用X80彎管。本發明要解決上述的技術問題是通過以下的技術方案實現的一種X80鋼彎管，由X80鋼製成，所述X80鋼化學成分的重量百分比組成為C0.06~0.15%,Si0.1~0.3%,Mn1,4~2.0%,P<0.015%,S《0.01%，Cr0~0.45%,Mo0~0.3%，Cu0~0.3%,Ni0~0.5%,Nb0.05~0.15%,Ti0-0.06%,V0~0.06%,控制碳當量Ceq0.36~0.44%,冷裂係數Pcm0.17~0.23%。上述X80鋼彎管的管徑為508~1422mm、壁厚為15~40隨、曲率半徑為3~10m。上述X80鋼彎管的彎制工藝，是採用X80鋼控軋鋼板製造鋼管，再採用感應加熱彎曲工藝，感應加熱溫度為950~IIO(TC,彎制速度2080mm/s，鋼管加熱彎制後，迅速噴水冷卻，冷卻速度大於15°C/s。作為本發明的一種改進，當彎管管徑為5081016mm、壁厚為1530mm時彎曲速度為20~80mm/s;彎管管徑為1016~1422mm、壁厚為20~40mm時，彎曲速度為20~50mm/min;彎管壁厚大於26mm時，採用外部噴水冷卻的同時在彎管內部增加噴霧冷卻。本發明所提供的上述成分的X80鋼，C及其它合金元素如Mn、Mo、Ni、Cu、Nb等的總合金含量按碳當量Ceq必須大於0.36%，其中C含量必須大於0.06%,保證彎管材料具有高的淬透性，從而保證彎製冷卻後獲得貝氏體組織或貝氏體+馬氏體組織；但由於彎管在實際施工時，還需要與管線鋼管進行對接焊接，其可焊性也是應該重視的關鍵問題，因此，其總合金含量按碳當量Ceq必須小於0.44%,其中C含量必須小於0.15%。上述材料經控制軋制和控制冷卻軋製成鋼板，採用埋弧自動焊製成直縫或螺旋鋼管。鋼管通過感應圈兩端固定在彎管機上，其中一端可延特定半徑的轉動感應圈的寬度為20~4Omm,感應圈內通高壓冷卻水，在感應圈的彎管推進方向面上，均勻開設出水孑L，使加熱的鋼管直接在彎制過程中噴水冷卻。彎制加熱溫度、時間和冷卻速度對最終的組織和性能有很大的影響。本發明提供的鋼種，含碳量較低，且含大量強碳化物形成元素，若溫度低於95(TC,會因奧氏體化不充分，Ti、Nb、V等碳化物不能充分固溶，使奧氏體中碳及合金元素的含量不足而導致淬透性降低，性能不足；而若溫度過高，尤其是超過IIO(TC時，奧氏體晶粒發生異常長大，使彎管的性能降低，所以加熱溫度控制在950~1100'C溫度範圍內。加熱時間與鋼管的彎制速度有關，感應加熱速度快，但必須保證其壁厚截面均溫，應控制彎制速度為20~80mm/min，保i正加熱時間大於0.5min。彎制速度隨壁厚的增加而降低，即增加厚壁鋼管的加熱時間，以保證其完全透燒。冷卻速度是影響最終性能的一個關鍵因素，本發明所提供的X80鋼，冷卻速度應控制在大於15。C/s,以保證獲得貝氏體組織或貝氏體+馬氏體組織。冷卻方式採用由感應圈直接噴水冷卻，但對壁厚大於26mm的彎管，採用外部噴水冷卻難以達到所規定的冷卻速度要求，因此，應在彎管內部增加噴霧冷卻，以保證其冷卻速度達到所要求的要求。上述彎制工藝所生產的彎管，其性能達到強度大於555MPa,低溫衝擊韌性大於120J，完全能夠滿足X80鋼彎管的技術要求，可用作石油、天然氣輸送管道用的彎管。具體實施例方式本發明下面將結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。實施例1由化學成分為C0.09%,Si0.2%,Mn1.9%，PO.012%,S0.01%，Cr0.43%,Mo0.2%,Ni0.2%，Nb0.05%,Ti0.02%,V0.01%的X80控扎鋼板，採用直縫埋弧焊製成(D711x21mm的鋼管，在彎管機上製成曲率半徑為4266mm的彎管。彎制工藝為溫度970土2(TC，速度為58±2mm/niin，噴水冷卻。經檢測彎管性能達到X80鋼級彎管規定的技術指標，具體檢測結果如下:tableseeoriginaldocumentpage6實施例2由化學成分為C0.06%,Si0.25%，Mn1.45%，P0.015%,S0.008%，Cr0.45%，Mo0.3%，CuO.1%,Ni0.3%，Nb0.1%,Ti0.03%,V0.03%的X80控扎鋼板，採用直縫埋弧焊製成(D1016x30.4mm的鋼管，在彎管機上製成曲率半徑為6096mm的彎管。彎制溫度1080±20°C,速度為78±2mm/min,採用外部噴水冷卻的同時在彎管內部增加噴霧冷卻。經檢測彎管性能達到X80鋼彎管規定要求，具體檢測結果如下tableseeoriginaldocumentpage7實施例3化學成分為C0.08%,Si0.15%,Mn1.6%，PO,011%,SO.007%，Cr0.3%,Mo0.1%,CuO.2%，Ni0.4%,Nb0.15%，Ti0.04%,V0.02%的X80控扎鋼板，採用直縫埋弧焊製成O1219x40nra的鋼管，在彎管機上製成曲率半徑為7314mm的彎管。彎制工藝為溫度930土2(TC，速度為20±2mm/min,採用外部噴水冷卻的同時在彎管內部增加噴霧冷卻。經檢測彎管的性能達到X80鋼級彎管所規定的技術指標，具體檢測結果如下tableseeoriginaldocumentpage8實施例4由化學成分為C0.15%,Si0.1%,Mn2%,P0.008%,SO.009%,Cr0.2%,CuO.3%,Nb0.12%,Ti0.06%,V0.O簡X80控扎鋼板，採用直縫埋弧焊製成x35mm的鋼管，在彎管機上製成曲率半徑為8520mm彎管。彎制工藝為溫度1000士2(TC,速度為50土2咖/min,採用外部噴水冷卻的同時在彎管內部增加噴霧冷卻。經檢測彎管性能達到X80鋼級彎管規定指標，4全測結果如下tableseeoriginaldocumentpage9實施例5由化學成分為C0.12%，Si0.3%,Mn1,8%，P0.009%,S0.005%,MoO.15%,CuO.15%,Ni0.5%,Nb0.08%,Ti0.01%,V0.04°/。的X80控扎鋼板，採用直縫埋弧焊製成<D508x20mm的鋼管，在彎管機上製成曲率半徑為3048mm的彎管。彎制工藝為溫度1050土20。C，速度為20土2mm/min,噴水冷卻。經檢測彎管性能達到X80鋼級彎管所規定的技術指標，具體檢測結果如下tableseeoriginaldocumentpage10權利要求1、一種X80鋼彎管，由X80鋼製成，其特徵在於所述X80鋼重量百分比組成為C0.06～0.15％，Si0.1～0.3％，Mn1.4～2.0％，P≤0.015％，S≤0.01％，Cr0～0.45％，Mo0～0.3％，Cu0～0.3％，Ni0～0.5％，Nb0.05～0.15％，Ti0～0.06％，V0～0.06％，控制Ceq0.36～0.44％，Pcm0.17～0.23％。2、根據權利要求1所述的X80鋼彎管，其特徵在於彎管的管徑為508~1422mm、壁厚為15-40mm、曲率半徑為310m。3、根據權利要求1或2所述的X80鋼彎管的彎制工藝，是採用X80鋼控軋鋼板製造鋼管，再採用感應加熱彎曲工藝，其特徵在於感應加熱溫度為950-IIO(TC，彎制速度20~80mm/s,鋼管加熱彎制後，迅速噴水冷卻，冷卻速度大於15°C/s。4、根據權利要求3所述的X80鋼彎管的彎制工藝，其特徵在於所述彎管管徑為508~1016mm、壁厚為15~30mm，彎曲速度為20~80mm/s。5、根據權利要求3所述的X80鋼彎管的彎制工藝，其特徵在於所述彎管管徑為1016~1422mm、壁厚為20~40mm，彎曲速度為20~50mm/min。6、根據權利要求3所述的X80鋼彎管的彎制工藝，其特徵在於所述彎管壁厚大於26mm,採用外部噴水冷卻的同時在彎管內部增加噴霧冷卻。全文摘要本發明涉及一種X80鋼彎管及其彎制工藝。彎管由X80鋼製成，該鋼重量百分比組成為C0.06～0.15％，Si0.1～0.3％，Mn1.4～2.0％，P≤0.015％，S≤0.01％，Cr0～0.45％，Mo0～0.3％，Cu0～0.3％，Ni0～0.5％，Nb0.05～0.15％，Ti0～0.06％，V0～0.06％，控制Ceq0.36～0.44％，Pcm0.17～0.23％。該鋼製控軋鋼板製成鋼管後，再採用感應加熱彎曲工藝彎製得彎管。在彎制過程中通過控制感應加熱溫度、彎制速度、冷卻速度等參數，使所制彎管性能完全能夠滿足X80鋼級彎管的技術要求，可用作石油、天然氣輸送管道用的彎管。文檔編號C22C38/50GK101205593SQ200710185348公開日2008年6月25日申請日期2007年12月10日優先權日2007年12月10日發明者付彥宏,紅劉,波廖,彭立山,剛徐,肖福仁,趙志偉,陳長青申請人:華北石油管理局第一機械廠