X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管的製作方法

2023-06-02 16:12:26

專利名稱：X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管的製作方法
技術領域：
本發明屬於冶金工業的無縫鋼管制造技術，涉及一種X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管。
背景技術：
管道運輸是一種規模大而且經濟的石油、天然氣的輸送方式，不僅能輸送石油、天然氣，還可作為煤和其它固體物質的重要輸送手段。我國的四大天然氣氣田(陝甘寧、青海柴達木、南疆塔裡木、川渝)資源遠離消費市場，所以建設高壓長距離輸送管線是解決長時期、大規模運輸天然氣的主要措施，並且我國今後將在國外尋找油資源通過海運或管道輸送至國內。世界範圍內的管線鋼鋼級是隨著輸送壓力的提高向高鋼級發展的。通過採用高鋼級管線鋼管可以提升管道輸送壓力，提高輸送效率和減薄管道壁厚，相應地減少焊接材料消耗，從而節約建設輸送管線的投資。冶金技術的進步和微合金化管線鋼的發展，使生產具有高強度、高韌性、良好焊接性管線鋼成為現實，目前主要集中在X65、X70兩個鋼級上，X80是近年來發展的比較新的鋼級。採用調質處理，由於管線鋼的碳當量的限制，要滿足高鋼級、優良的焊接性能卻有很大難度。目前針對API 5L高鋼級管線的設計製造方面的專利有X80，XlOO鋼級，但是這些專利都是針對焊管而言，而針對無縫鋼管X80鋼級的管線專利還沒有。隨著管道輸送壓力向著高壓發展和降低投資的趨勢，對X80鋼級無縫鋼管的需求量也會逐漸增加，特別是具有抗腐蝕低溫性能的無縫鋼管。

發明內容
為解決上述技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種適用於X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管，滿足市場對X80鋼級無縫鋼管的需要。通過該方法製造的無縫管線管能達到API 5L規定的X80鋼級性能，並且具有優良的抗腐蝕和低溫性能。為實現上述目的，本發明的技術解決方案是提供一種X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管，該管線管的鋼種組成元素的重量配比為C 0. 08 0. 14 %, Si 0. 20 0. 35 %，Mn 1. 10 1. 40 %, P ^ 0. 015 %, S ^ 0. 005%, Mo 0. 10 0. 20 %，Al :0. 020 0. 060 %，Nb :0. 02 0. 05 %，V :0. 05 0. 10 %, Cu 0. 10 0. 20 %，Ni 0. 10 0. 20 %，Ti 彡 0. 015 %，Cr 彡 0. 15 %，Ca 0. 0015 0. 0060%, B 彡 0. 0005%, N 彡 0. 012%, CEV 彡 0. 43%, Pcm 彡 0. 23%，其餘為
鐵，雜質元素微量；X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管的性能屈服強度555 705MPa，抗拉強度625 825MPa，屈強比彡0. 92，延伸率彡20%, 夏比V型-46 V橫向全尺寸衝擊功彡100J，單個剪切面積彡80 %，平均彡90 %，韌脆轉變溫度在_60°C以下，硬度彡250HV10，晶粒度彡8級，通過HIC和SSC腐蝕試驗。本發明的有益效果是該X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管採用微合金鋼設計，適合X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管的生產，管體整體組織均勻，為均勻的回火貝氏體+鐵素體(B0+F)組織，晶粒度細小；碳當量低，焊接性能良好；特別添加0. 10 0. 20%的Cu和附，使得該鋼種具有優良的抗腐蝕和低溫性能的同時節省微合金元素Cr和Mo的使用量，降低成本，完全可以滿足X80鋼級無縫管線管的要求。與X70鋼級管線管相比X80鋼級管線管名義最小屈服強度提高14.4%，名義最小抗拉強度提高9.6%，而衝擊韌性沒有下降，達到了很好的強韌性配合。該鋼種的韌脆轉變溫度小於_60°C，低溫韌性好，特別是能夠通過嚴於API 5L 44版要求的腐蝕試驗。採用X80鋼級管線鋼管可以提升管道輸送壓力，提高輸送效率和減薄管道壁厚，減少焊接材料消耗，節約建設輸送管線的投資。使用該鋼種生產 X80鋼級無縫管線管可以滿足用戶對高鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管的要求。


圖1為本發明的φ 323. 80X20. OOmm Χ80無縫管線管中心500Χ金相照片；圖2為本發明的韌脆轉變曲線。
具體實施例方式結合附圖及實施例對本發明的Χ80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管加以說明。本發明的Χ80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管中對主要組成成分選取理由分析如下碳鋼中最經濟、最基本的強化元素，通過固溶強化和析出強化的作用對提高鋼的強度有明顯的作用，具有成本低、調控敏感性好的優點。但含量偏高也有對鋼的焊接性能、 力學性能及抗HIC(氫致裂紋)性能產生負面影響的缺點。此外碳和鋼的強度匹配關係也尤為重要，因含碳量的高低與鋼的強度成正比關係，但鋼的衝擊韌性則明顯降低，滿足不了對鋼高強度高韌性的要求。良好的焊接性能是輸氣管線所必需具備的性能，碳低則相應的焊接性能良好。綜合考慮各方面的因素，把碳含量控制在0. 08 0. 14%之間。錳作為脫氧材料在煉鋼上所必需的元素，通過固溶強化、細晶強化和相變強化對管線屈服強度和抗拉強度的綜合效果十分明顯。錳在提高強度的同時還可以提高鋼的韌性，降低鋼的韌脆轉變溫度。美國石油協會標準(API)規定X80管線鋼錳含量不大於1. 90%，以彌補碳含量降低造成的強度損失。根據無縫管線鋼的特點，把錳含量控制在 1. 10 1. 50%之間。鈮本設計鋼種的主要合金元素之一，是加入的微合金化元素，通過細晶強化和沉澱強化可以提高強度，同時可改善鋼的低溫衝擊韌性。鈮降低鋼的熱塑性從而增加了含鈮鋼鑄坯的熱裂傾向。綜合考慮，把X80管線鋼鈮含量控制在0. 020 0. 050%之間。釩本設計鋼種的主要合金元素之一，具有較高的析出強化作用和晶粒細化作用， 通過鐵素體沉澱硬化和細化鐵素體晶粒的提高屈服和抗拉強度，但要求終軋溫度低並與錳、氮等元素共同加入，作用更好。在鈮、釩微合金元素複合使用時，釩是同通過鐵素體中以 VC析出強化來提高鋼的強度。綜合考慮，把釩含量控制在0. 05 0. 10%之間。鉬本設計鋼種的主要合金元素之一，擴大奧氏體相區，推遲奧氏體向鐵素體相變時析出鐵素體形成，促進貝氏體的形成的主要元素，對控制相變組織起到重要作用，在向鋼中加入0. 10 0. 20%的鉬後，即使在較慢的冷卻速度下也可以獲得明顯的貝氏體組織，同時由於相變向低溫方向轉變，可以使得組織進一步細化。綜合考慮，把X80管線鋼鉬含量控制在0. 10 0. 20%之間。鋁是脫氧劑，其含量低於0.005%時不能達到這種效果，但含量過高時，易導致夾雜物增多，產生發紋，降低韌性和加工性能，因此將其含量控制在0. 020 0. 060%之間。鎳本設計鋼種的主要合金元素之一，強化、耐大氣腐蝕元素，通過鐵素體固溶強化提高強度並可適當提高韌性，與銅或磷共存可明顯提高耐海水腐蝕性能，還可克服含銅鋼的熱脆現象，因此將其含量控制在0. 10 0. 20%之間。銅本設計鋼種的主要合金元素之一，耐大氣腐蝕元素，單獨加入易產生「熱脆」和鋼材表面裂紋現象，與鎳合用，效果明顯，因此將其含量控制在0. 10 0. 20%之間。此外，為了控制鋼種的夾雜物，還進行了鈣處理，為了提高鋼的抗腐蝕性能和低溫韌性，控制S彡0. 005%,P^ 0. 015%，五害元素之和要求小於200ppm，成品氮小於120ppm, 成品氧小於30ppm，成品氫小於2ppm。本發明的X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管按上述鋼種組成元素重量成分為C 0. 08 0. 14%, Si 0. 20 0. 35%, Mn :1. 10 1. 40%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 005%, Mo 0. 10 0. 20%, Al 0. 020 0. 060%, Nb :0. 02 0. 05%, V :0. 05 0. 10%, Cu :0. 10
0.20%, Ni :0. 10 0. 20 %，Ti 彡 0. 015 %，Cr 彡 0. 15%，Ca :0. 0015 0. 0060 %, B 彡0. 0005%, N ^ 0. 012%, CEV彡0. 43%, Pcm彡0. 23%，其餘為鐵，雜質元素微量。LF精煉完後的鋼水經過VD真空除氣，餵入Ca絲進行鈣處理，溫度合適後上連鑄平臺進行連鑄，連鑄過程使用末端電磁攪拌。本發明的X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管的性能為屈服強度555 705MPa，抗拉強度625 825MPa，屈強比彡0. 92，延伸率彡20%, 夏比V型-46 V橫向全尺寸衝擊功彡100J，單個剪切面積彡80 %，平均彡90 %，韌脆轉變溫度在_60°C以下，硬度彡250HV10，晶粒度彡8級，通過HIC和SSC腐蝕試驗。以Φ 323. 8X20. OOmm和Φ 508 X 26. 19mm X80無縫管線管為例進一步說明1、配料冶煉、連鑄按上述鋼種組成元素重量成分為C :0. 08 0. 14%，Si :0. 20 0. ；35 %，Mn
1.10 1. 40%,P 彡 0. 015%,S 彡 0. 005%,Mo :0. 10 0. 20%,Al :0. 020 0. 060%,Nb 0. 02 0. 05%, V 0. 05 0. 10%,Cu :0. 10 0. 20%,Ni :0. 10 0. 20%,Ti ^ 0. 015%, Cr ^ 0. 15%, Ca :0. 0015 0. 0060 %, B ^ 0. 0005 %, N ^ 0. 012 %, CEV ^ 0. 43 %, Pcm ^ 0. 23%，其餘為鐵，雜質元素微量。LF精煉完後的鋼水經過VD真空除氣，餵入Ca絲進行鈣處理，溫度合適後上連鑄平臺進行連鑄，連鑄過程使用末端電磁攪拌，連鑄坯直徑Φ 350mm和Φ400mm。實際控制合金
成分如下表):
權利要求
1. 一種X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管，該管線管的鋼種組成元素的重量配比為 C 0. 08 0. 14%, Si 0. 20 0. 35%，Mn :1. 10 1. 40%，P 彡 0. 015%，S 彡 0. 005%, Mo 0. 10 0. 20 %，Al 0. 020 0. 060 %, Nb :0. 02 0. 05 %，V :0. 05 0. 10 %，Cu 0. 10 0. 20%,Ni 0. 10 0. 20%，Ti 彡 0. 015%,Cr 15%,Ca :0. 0015 0. 0060%, B ^ 0. 0005%, N ^ 0. 012%, CEV 彡 0. 43%, Pcm 彡 0. 23%，其餘為鐵，雜質元素微量； X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管的性能屈服強度555 705MPa，抗拉強度625 825MPa，屈強比彡0. 92，延伸率彡20%，夏比V型-46°C橫向全尺寸衝擊功彡100J,單個剪切面積彡80 %，平均彡90 %，韌脆轉變溫度在-60°C以下，硬度彡250HV10，晶粒度彡8級，通過HIC和SSC腐蝕試驗。
全文摘要
本發明提供一種X80鋼級抗腐蝕低溫無縫管線管，其鋼種的重量配比為C0.08～0.14％，Si0.20～0.35％，Mn1.10～1.40％，P≤0.015％，S≤0.005％，Mo0.10～0.20％，Al0.020～0.060％，Nb0.02～0.05％，V0.05～0.10％，Cu0.10～0.20％，Ni0.10～0.20％，Ti≤0.015％，Cr≤0.15％，Ca0.0015～0.0060％，B≤0.0005％，N≤0.012％，其餘為鐵，雜質元素微量。CEV≤0.43％，Pcm≤0.23％。該管線管的韌脆轉變溫度在-60℃以下，硬度≤250HV10，晶粒度≥8級，通過HIC和SSC腐蝕試驗。有益效果是該管線管管體整體組織均勻，碳當量小於API 5L標準要求，焊接性能好，低溫韌性和抗腐蝕能性能優良，成本低，完全可以滿足用戶對X80鋼級無縫管線管的要求。
文檔編號C22C38/54GK102154593SQ201110138418
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月26日 優先權日2011年5月26日
發明者劉江成, 史慶志, 周家祥, 周曉鋒, 張傳友, 李效華, 江勇 申請人:天津鋼管集團股份有限公司