S腐蚀l625qs管线用无缝钢管及其生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种含稀土耐湿H2S腐蚀L625QS管线用无缝钢管及其生产方法，将高炉铁水进行预处理使其S含量降低到重量百分比0.010％以下；将处理后的高炉铁水和废钢加入顶底复吹转炉冶炼，出钢过程中采用所述脱氧合金进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程进行挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入白灰块，之后将冶炼后的钢水加入LF炉精炼，精炼时吹氩气，采用逐渐提高升温速度的方式加热升温；之后进行造渣脱硫、成分调整及升温操作；采用造白渣操作并加入钼铁、钒铁、钛铁合金；最后保持底部软吹氩气，加入稀土丝，之后进行VD真空处理、圆坯连铸、管坯加热、穿孔、连轧、定径、冷却、锯切、热处理、矫直、探伤、倒棱。
【专利说明】一种含稀土耐湿H2S腐蚀L625QS管线用无缝钢管及其生产 方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于黑色金属冶炼及金属压力加工领域，涉及一种含稀土耐湿H2S腐蚀 L625QS管线用无缝钢管及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 管道运输因其具有经济高效，不间断和无污染等特点而得到广泛应用，为了实现 管线的长距运输，需要高钢级管线管，由于我国油气资源中部分存在水和H 2S气体，这对输 送管道带来严重的腐蚀问题，而且难以预测。低温湿硫化氢腐蚀主要有应力腐蚀（SSC)和 氢致开裂（HIC)两种破坏形式。这两种破坏形式在石油天然气输送管道中均产生过严重的 事故，而耐湿H 2S腐蚀与高钢级相互矛盾。为此，特开发了抗湿H2S腐蚀L625QS高钢级管线 管，该材料的应用有效的防止了湿硫化氢腐蚀的产生和破坏。
[0003] 经检索，有关该钢级无缝钢管及其制造方法的内容，在专利文献中未见记载、在书 刊杂志上也未见公开报道。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种生产成本低、强韧性能匹配高、组织均匀细小、耐湿H2S 应力腐蚀性能高的含稀土腐蚀L625QS管线用无缝钢管及其生产方法。
[0005] 为达以上目的，本发明一种含稀土耐湿H2S腐蚀L625QS管线用无缝钢管，所述 无缝钢管化学成分按重量百分比含量分别为：C 0.07% -0. 12% ;SiO. 10% -0.30% ;Mn I. 00%-I. 30%；P 0%-0. 015%；S 0%-〇. 005%；Cr 0. 60%-〇. 90%；Mo 0. 10%-〇. 30%；V 0· 07%-0.13%;Ti 0.01%-0.03%;A1 0.01%-0.04%;稀土元素 RE 0.0005%-0.0100%; Cu 0%-0. 10% ;余量为基体Fe和微量杂质元素；其中稀土元素 RE组分为：67%的Ce和 33 %的La制成。
[0006] 其中所述含稀土耐湿H2S腐蚀L625QS管线用无缝钢管，包括以下重量份的组分制 备而成：
[0007] 高炉铁水：90份；
[0008] 废钢：10 份；
[0009] 预脱氧合金：2. 2-3. 0份；
[0010]铝铁合金：0· 03-0. 12 份；
[0011] 白灰块：〇.2份；
[0012] 钥铁合金：0· 17-0. 50 份；
[0013] 钒铁合金：0· 14-0. 26 份；
[0014] 钛铁合金：0· 04-0. 12 份；
[0015] 稀土丝：0.02 份；
[0016] 硅钙线：0.06份；
[0017] 其中所述稀土丝由稀土元素 RE组分为：67%的Ce和33%的La制成。
[0018] 其中所述预脱氧合金选自硅锰合金、锰铁合金和铬铁合金两种或两种以上任意比 例的混合物。
[0019] 一种生产所述含稀土耐湿H2S腐蚀L625QS管线用无缝钢管的方法，包括如下步 骤：
[0020] (1)高炉铁水预处理：将所述高炉铁水中S含量降低到重量百分比0. 010%以下；
[0021] (2)顶底复吹转炉冶炼：将所述处理后的高炉铁水和所述废钢加入顶底复吹转炉 冶炼，出钢过程中采用所述预脱氧合金进行预脱氧合金化，终脱氧采用铝铁合金进行有铝 脱氧工艺，出钢过程进行挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入所述白灰块；
[0022] (3) LF炉精炼：将步骤（2)冶炼后的钢水加入LF炉精炼，精炼时吹氩气，采用从低 级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热升温将温度从1530°C升至1630°C;采用造白渣 操作并加入所述钥铁合金、所述钒铁合金和所述钛铁合金；最后保持底部软吹氩气，加入所 述稀土丝；
[0023] (4) VD真空处理：真空处理的真空度彡0· lOKPa，深真空时间彡13分钟后，喂入所 述硅钙丝，喂丝后进行> 10分钟软吹氩气；
[0024] (5)圆坯连铸：采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺并控制钢水过热度彡30°C 进行圆坯连铸：铸坯出二次冷却区域后进行矫直，然后切割为圆管坯；
[0025] (6)之后进行管坯加热、穿孔、连轧、定径、冷却、锯切、热处理、矫直、探伤、倒棱，其 中热处理工艺为：900± KTC保温45min后出炉进行水淬，620±20°C保温70min后出炉进行 空冷；钢管矫直温度控制在520?530°C ;然后对钢管逐支进行探伤检测，合格者在两端进 行倒棱加工。
[0026] 其中所述预脱氧合金选自硅锰合金、锰铁合金和铬铁合金两种或两种以上任意比 例的混合物。
[0027] 其中所述稀土丝由稀土元素 RE组分为：67%的Ce和33%的La制成。
[0028] 本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：
[0029] ①由于不含有贵重元素 Ni、Cu、Nb和B，生产成本相对较低，生产工艺相对简单；
[0030] ②由于在500°C以上进行带温矫直，钢管的残余应力较低，残余应力：彡30MPa(采 用环切法）；
[0031] ③由于"含稀土元素的独特成分设计"结合成熟生产工艺，使得钢管的各项性能优 异，具体性能指如下：
[0032] 屈服强度630?700MPa ;抗拉强度720?810MPa ;屈强比彡0· 90 ;延伸率彡21 %; (TC时的横向冲击值aKV > lOOJ/cm2 ;剪切比100%;晶粒度> 8. 0级；硬度彡240HV10 ;残余 应力彡3OMPa。
[0033] ④抗HIC性能
[0034] 按照NACE Standard TM 0284-2003标准A方法，对试样进行连续96小时的A溶 液浸泡，试样表面未出现裂纹。
[0035] ⑤抗SSC性能
[0036] 按照NACE Standard TM 0177-2005标准A方法，采用光滑拉伸试样法，试验恒定 应力为〇· 8Rt(l. 5 (500MPa)，经过H2S饱和的A溶液连续浸泡、720小时试样未出现开裂或破坏 性裂纹。
[0037] 本发明针对【背景技术】中存在的问题，通过"独特的化学成分设计和以高炉铁水为 原料的独特生产工艺"等技术措施，很好地解决了上述问题，取得了显著的进步。
【具体实施方式】
[0038] 以下结合实施例1?实施例3,对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详 细的说明。
[0039] 实施例1?实施例3的整个冶炼工艺、乳制工艺及热处理工艺完全相同，所不同的 只是合金加入量及化学成分，具体实施过程如下：
[0040] 将90吨高炉铁水用0. 03吨"金属镁粉"作脱硫预处理，使铁水中的含S量降低到 (重量百分比）0.010%以下；
[0041] 将所述的90吨预处理铁水兑入100吨级的顶底复吹转炉中，再加入10吨优质废 钢，然后采用单渣工艺进行冶炼，终渣中氧化钙与二氧化硅的重量百分比按3. 0控制，采用 硅锰、锰铁和铬铁进行脱氧合金化，在出钢时采用的铝铁合金进行终脱氧，出钢过程必须挡 渣,挡渣失败必须扒渣,出钢过程中合金加完以后加入0. 2吨白灰块；
[0042] 将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼：精炼时按要吹氩气（流量 为每分钟100标升），采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热升温将温度从 1530°C升至1630°C;根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作；采用造 白渔操作，加入钥铁、fL铁和钛铁合金；。
[0043] 当LF炉精炼结束后要保持底部软吹氩气（流量为每分钟40标升），同时加入量 0. 02吨稀土丝；
[0044] 然后对精炼好的钢水再进行VD真空处理：深真空度< 0. lOKPa，深真空时间彡13 分钟；再喂入240米长（质量为0· 06吨）的硅钙线，喂丝后保持12分钟软吹氩气（流量为 每分钟40标升）。
[0045] 将经过VD真空处理后的钢水大包吊上钢包回转台进行5机5流圆坯连铸，钢水过 热度ΛΤ < 30°C ;铸坯出二次冷却区域后进行矫直，然后用火焰切割为圆管坯。
[0046] 实施例1?实施例3的具体合金加入量见表1。
[0047] 表1实施例1?实施例3中的合金加入量（公斤）
[0048]
【权利要求】
1. 一种含稀土耐湿H2S腐蚀L625QS管线用无缝钢管，其特征在于：所述无缝钢管化学 成分按重量百分比含量分别为：C 0? 07% -0? 12%;Si 0? 10% -0? 30%;MnL00%-L30%; P 0% -0. 015%；S 0% -0. 005%；Cr 0. 60% -〇. 90%；M〇0. 10% -〇. 30%；V 0. 07% -〇. 13%； Ti 0.01%-0.03% ;A1 0.01%-0.04%;稀土元素REO. 0005%-0.0100% ;Cu 0%-0.10%; 余量为基体Fe和微量杂质元素；其中稀土元素RE组分为：67%的Ce和33%的La制成。
2. 根据权利要求1所述含稀土耐湿H2S腐蚀L625QS管线用无缝钢管，其特征在于其包 括以下重量份的组分制备而成： 高炉铁水：90份； 废钢：10份； 预脱氧合金：2.2-3. 0份； 铝铁合金：〇. 03-0. 12份； 白灰块：0. 2份； 钥铁合金：〇. 17-0. 50份； 钒铁合金：〇. 14-0. 26份； 钛铁合金：〇. 04-0. 12份； 稀土丝：0. 02份； 硅钙线：0. 06份； 其中所述稀土丝由稀土元素RE组分为：67%的Ce和33%的La制成。
3. 根据权利要求1所述含稀土耐湿H2S腐蚀L625QS管线用无缝钢管，其特征在于所述 预脱氧合金选自硅锰合金、锰铁合金和铬铁合金两种或两种以上任意比例的混合物。
4. 一种生产如权利要求1-3中任一项所述含稀土耐湿H2S腐蚀L625QS管线用无缝钢 管的方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 高炉铁水预处理：将所述高炉铁水中S含量降低到重量百分比0. 010%以下； (2) 顶底复吹转炉冶炼：将所述处理后的高炉铁水和所述废钢加入顶底复吹转炉冶 炼，出钢过程中采用所述预脱氧合金进行预脱氧合金化，终脱氧采用有铝铁合金进行有铝 脱氧工艺，出钢过程进行挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入所述白灰块； (3) LF炉精炼：将步骤（2)冶炼后的钢水加入LF炉精炼，精炼时吹氩气，采用从低级数 到高级数逐渐提高升温速度的方式加热升温将温度从1530°C升至1630°C;采用造白渣操作 并加入所述钥铁合金、所述钒铁合金和所述钛铁合金；最后保持底部软吹氩气，加入所述稀 土丝； (4) VD真空处理：真空处理的真空度< 0. lOKPa，深真空时间彡13分钟后，喂入所述硅 钙丝，喂丝后进行> 10分钟软吹氩气； (5) 圆坯连铸：采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺并控制钢水过热度< 30°C进行 圆坯连铸：铸坯出二次冷却区域后进行矫直，然后切割为圆管坯； (6) 之后进行管坯加热、穿孔、连轧、定径、冷却、锯切、热处理、矫直、探伤、倒棱，其中热 处理工艺为：900±10°C保温45min后出炉进行水淬，620±20°C保温70min后出炉进行空 冷；钢管矫直温度控制在520?530°C ;然后对钢管逐支进行探伤检测，合格者在两端进行 倒棱加工。
5. 根据权利要求4所述的含稀土耐湿H2S腐蚀L625QS管线用无缝钢管的生产方法，其 特征在于：所述预脱氧合金选自硅锰合金、锰铁合金和铬铁合金两种或两种以上任意比例 的混合物。
6.根据权利要求4所述的含稀土耐湿H2S腐蚀L625QS管线用无缝钢管的生产方法，其 特征在于：所述稀土丝由稀土元素RE组分为：67%的Ce和33%的La制成。
【文档编号】C22C38/28GK104313475SQ201410620718
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】丰小冬, 贺景春, 王克忠, 康利明, 王庆敏, 赵美英, 刘淼, 刘红霞 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司