一种液化天然气用低温无缝钢管的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超低温无缝钢管领域，具体涉及一种液化天然气用低温无缝钢管的生 产方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的高速发展，国内石油、化工等能源行业需要大量低温用钢来制造 各种液化石油气、液氨、液氧、液氮的生产及存储设备。由于液化天然气具有可燃性和超低 温性，与一般低温压力容器相比，其存储和运输用钢管必须具备强度、热应力与应变、焊接 性能和抗腐蚀等综合特性，还要求材料具有抗脆性裂纹扩展性能，对钢管的冶金质量和热 处理工艺要求极其严格。根据我国"十二五"规划，未来五年将优化石化能源的发展，加快油 气资源的开发。这将给低温服役条件下能源生产及存储设备制造行业提供广阔的市场及发 展机遇，同时也会促进耐低温材料的发展。目前能源行业-70~_196°C条件下使用的材料多 为Ni系低温钢，Ni含量在0.5%~9%之间。随着Ni含量的增加，钢的冶炼及乳制难度增大。 目前，虽然国内已有企业能生产3.5%Ni及9%Ni等高Ni钢，但是产品的性能还不够稳定，不 能完全得到用户的认可。
[0003] 9%Ni钢(钢管代表牌号为ASTM A333为Gr.8)是1944年开发的Ni含量为9%的合金 钢，由美国国际镍公司的产品研究实验室研制成功，它是一种低碳调质钢，组织为马氏体加 贝氏体。这种钢材在极低温度下具有良好的韧性和高强度，而且与奥氏体不锈钢和铝合金 相比，热胀系数小，经济性好，使用温度最低可达-196°C，自1960年通过研究证明不进行焊 后消除应力热处理亦可安全使用以来，9%Ni钢就成为用于制造大型LNG储罐的主要材料之 一。同时，随着全球能源资源的多样化，未来国内对储存液化天然气(LNG)终端结构材料的 需求量将会非常大，开发相应结构的材料将成为能源战略调整的重要环节之一。LNG的温度 为-162°C，储存其的结构材料必须在极低温度下具有一定强度和韧性。目前超低温度用材 料主要有以下几种：奥氏体不锈钢、镍基合金、铝合金和9Ni钢(钢管代表牌号为ASTM A333 为Gr.8)。与奥氏体不锈钢和奥氏体铁-镍合金相比，9Ni钢成本更低，与铝合金比，9Ni钢具 有较高的强度和更好的低温韧性，因此LNG储存和运输设备的结构材料国际上普遍使用9M 钢，目前9Ni钢也是国内缓解能源压力、建设液化天然气必须的重要基础原材料。
[0004] 国内鞍钢、钛钢、南钢均能生产9Ni钢板，但缺乏与钢板匹配的锻件、管件和焊材， 因此目前主要使用进口的9Ni钢低温管。随着LNG产业的不断发展，LNG储罐、LNG船建造以及 相关行业，对9Ni钢材料的需求激剧增加；在石化工程的设备制造也有9M钢材的需求。目 前，国内相关制造企业针对9Ni钢材料在大型LNG储罐建造中的应用情况进行了大量的研究 和生产工艺改进，积累了丰富的经验，但在焊道跟踪以及反馈系统方面的研究尚未起步，尤 其是在无缝钢管的生产研究。
【发明内容】
[0005] [要解决的技术问题]
[0006] 本发明的目的是解决上述现有技术问题，提供一种液化天然气用低温无缝钢管的 生产方法。该方法主要针对外径为〇273mm，外径公差(-0.8，+2.4)mm;壁厚15~20_，壁厚 公差为± 12.5 %的液化天然气（LNG)用9Ni钢材低温无缝钢管。该方法生产的液化天然气 (LNG)用低温无缝钢管尺寸精度，内外表面质量符合ASME/ASTM技术规范要求。
[0007] [技术方案]
[0008] 为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
[0009] -种液化天然气用低温无缝钢管的生产方法，它的工艺流程如下：
[0010] VD连铸坯4坯料切割4坯料加热4穿孔4连乳管机组乳制管坯4热锯头尾-冷 却4矫直4精整4尺寸及表面质量检查4包装入库；
[0011] 所述坯料加热是在环形炉中加热，其环形炉中不供热段温度< 790°C，所述环形炉 中保持还原性气氛，所述坯料加热的时间2 6.5h，并且所述坯料加热后出炉的坯料温度为 1245 ~1265°C;
[0012] 所述穿孔需控制穿孔后得到的毛管平直，全长外径控制在336~340mm;
[0013] 所述乳制管坯是将温度为90~110°C的芯棒插入到温度2 1080°C的毛管上进行乳 制，并且乳制过程中需控制乳机出口速度为2.8~3.3m/s，芯棒的限动速度为2.48~ 2.635m/s;所述乳制管还得到的荒管壁厚极差< 2.8mm。
[0014] 根据本发明更进一步的技术方案，所述坯料加热的过程中，所述坯料与坯料前后 空5~7排位置，并且在环形炉内坯料与坯料的间距为800mm。
[0015] 根据本发明更进一步的技术方案，所述坯料加热分为预热段、加热段和均热段。
[0016] 根据本发明更进一步的技术方案，所述加热段的加热速率为20°C~36°C/h，所述 均热段的加热速率为3.5°C~5°C/h。根据本发明更进一步的技术方案，所述预热段是在温 度为580~795°C的条件下预热2 lOOmin;所述加热段分为加热1段、加热2段、加热3段，所述 加热1段是在温度为1165~1225°C的条件下加热2 60min，所述加热2段是在温度为1235~ 1245°C的条件下加热2 60min，所述加热3段是在温度为1265~1275°C的条件下加热2 60min;所述均热段分为均热1段和均热2段，所述均热1段是在温度为1255~1265°C的条件 下加热2 60min，所述均热2段是在温度为1250~1260°C的条件下加热2 40min。
[0017] 根据本发明更进一步的技术方案，所述乳制管坯过程中，所述芯棒在待穿位置的 温度在90°C~110°C。
[0018] 根据本发明更进一步的技术方案，所述乳制管坯过程中，需控制乳机出口速度为 3·Om/s 〇
[0019] 下面将详细地说明本发明。
[0020] 坯料在环形炉中加热，所述坯料与坯料前后空5~7排位置，并且在环形炉内坯料 与坯料的间距为800mm，是为了确保其他坯料温度不影响正在加热坯料的加热温度，并且在 环形炉中加热需要保证中慢速均匀加热，确保均热效果，加热不得出现因加热不均产生阴 阳面、加热不透、过热、过烧现象;若生产不正常和临时停乳时间较长(20min以上）时，应适 当降低炉温至温度< 1235°C，停乳40min以上时降低炉温至温度< 1225°C，停乳60min以上 时降低炉温至温度< 1155°C，并经常转动炉底。
[0021] 在坯料的加热过程中应充分保证坯料的加热时间，若总的加热时间低于6.5h，其 钢坯组织不能完全奥氏体化;但是，若总的加热时间过高，会造成奥氏体晶粒度粗大，上述 两种情况对低温冲击，尤其是-196°C低温冲击影响很大。
[0022]根据不同的生产规格，选配相应的穿孔顶头尺寸，毛管外径控制在336~340mm，要 求穿孔后的毛管目视平直，全长外径大小一致。
[0023]在进行限动芯棒连乳管机乳制管坯过程中，将毛管套在经过润滑的长芯棒上，送 入连乳管机组中进行连续减壁延伸变形。将乳制后得到的荒管壁厚极差控制在< 2.8mm的 范围内，是因为该机组生产的荒管几何尺寸精度直接影响到成品钢管的几何尺寸精度。并 且在进行乳制管坯时，尽量