一种大口径X80直缝埋弧焊管的制备方法与流程

文档序号:15457775发布日期:2018-09-15 01:39阅读:362来源:国知局

本发明属于管线钢生产技术领域,特别是涉及一种大口径x80直缝埋弧焊管的制备方法。



背景技术:

管道输送具有高效、安全、可靠、经济、单向、连续、环保等诸多优点,是长距离输送石油、天然气最经济、合理的运输方式。目前大口径、高压力已成为管道工程建设的基本方向。高压力意味着对管线钢的强度要提出更高的要求,近年来,x80已开始批量投入使用,如美国的夏延输气管道、俄罗斯的巴法联科-乌恰天然气管道、中国的西气东输干线等。大口径x80管线钢能够显著提高输送效率,进而提高管道运营的经济效益。

直缝埋弧焊钢管具有生产效率高、椭圆度小、壁厚偏差小、外观尺寸精整度高等特点。对大口径管线,或断裂带、河流、隧道、公路、铁路等穿越管道,宜采用直缝埋弧焊钢管。但是大口径x80管线钢采用直缝埋弧焊制管时,成型、扩径以及静水压过程将产生变形和应变,制管后又要在200~250℃温度下进行防腐涂层处理,因此将不可避免地产生应变时效。有关文献表明,对管径为φ1422mm的x80管线钢,采用0.5%~0.6%的制管扩径率,平均屈服强度增量为58mpa,平均抗拉强度增量为13mpa,平均屈强比上升量为0.07;当制管扩径率增加至0.7%~0.8%时,平均屈服强度增量为94mpa,平均抗拉强度增量为16mpa,平均屈强比上升量为0.13。为此,目前有一种常用的大口径x80管线钢的设计思路:将钢板屈服强度降低至500mpa左右,然后通过应变时效,使钢管的屈服强度达到x80级别,从而实现强度和屈强比的匹配。然而,进行环焊时,容易引起焊接接头的软化。而且,大口径x80直缝埋弧焊制管后,除导致屈服强度和屈强比显著上升之外,还会使dwtt落锤止裂性能将明显下降。根据行业内经验,通常钢板比钢管的dwtt试验温度要降低-15℃。由此可见,现有的大口径x80直缝埋弧焊管的制造工艺使得板-管性能差异非常明显。



技术实现要素:

本发明旨在提供一种减小板-管性能差异的大口径x80直缝埋弧焊管的制备方法,钢板和钢管的屈服强度均≥555mpa,且二者屈服强度差≤20mpa,dwtt落锤断口fatt85温度相近。

本发明的技术方案:

一种大口径x80直缝埋弧焊管的制备方法,钢的化学组成质量百分比为c≤0.05,si≤0.30,mn≤1.80,p≤0.015,s≤0.005,als=0.015~0.050,nb=0.040~0.080,ti=0.008~0.025,v≤0.030,cr≤0.30,mo≤0.30,ni=0.20~0.40,cu≤0.30,b≤0.0005,n≤0.0040,且ti/n≥3.42,余量为fe和不可避免的杂质;关键工艺步骤包括:

(1)钢板轧制:采用两阶段控制轧制,粗轧结束温度≥1020℃,精轧开轧温度≤920℃,终轧温度为780~820℃;轧制后弛豫30~150s,控制冷却速度为10~16℃/s,返红温度为400~500℃;

(2)钢板回火:回火温度为400~500℃;

(3)钢管成型、扩径、静水压:成型工艺采用jcoe成型,其成型步数为24~30步;扩径率采用0.4%~1.5%;静水压试验压力为528~555mpa;

(4)钢管回火:与钢板回火温度相差10℃以内。

经检验,钢的微观组织有95%以上为贝氏体组织。

本发明采用低c、低n、低b的成分设计,减少α-fe中间隙固溶原子和易偏聚原子数量,从而减小其钉扎位错的作用,并添加ti、nb、v等强碳化物、氮化物形成元素,使固溶的c、n沉淀析出,降低其在α-fe中的过饱和度;然后适当提高终轧温度,使c、n原子在弛豫缓冷过程中充分扩散,并控制随后的加速冷却,减少多边形铁素体数量,有利于减小制管时的加工硬化。特别地,对控轧控冷后的钢板和制管后的钢管增加回火工序,一方面通过回复和再结晶,大幅度降低位错密度;另一方面,使过饱和α固溶体中能够弥散析出更多碳化物,降低间隙固溶原子浓度。从而有效降低x80直缝埋弧焊管的应变时效的影响。因此,本发明的有益效果非常明显:1)板-管性能差异小,特别是x80直缝埋弧焊管的dwtt落锤止裂性能大幅提高;2)钢管扩径率范围大,有利于钢管的圆度、直度等尺寸精度的控制;3)钢管的内应力小,尤其减小焊缝的内应力,能够防止焊缝的变形和开裂;4)微观基体组织单一稳定,性能稳定,易于控制。

附图说明

图1为实施例1钢板-20℃dwtt落锤断口照片。

图2为实施例1钢管-20℃dwtt落锤断口照片。

具体实施方式

下面结合实施例和对比例进一步说明本发明的内容。

实施例1:钢板厚度为25.7mm,钢管管径为φ1422mm。

钢的化学组成质量百分比为:c=0.04,si=0.19,mn=1.69,p=0.011,s=0.0014,als=0.027,nb=0.056,ti=0.018,v=0.003,cr=0.17,mo=0.20,ni=0.19,cu=0.13,b=0.0003,n=0.0036,余量为fe和不可避免的杂质,其中ti/n=5.86。

制备方法的关键工艺步骤包括:

(1)钢板轧制:采用两阶段控制轧制,粗轧结束温度为1092℃,精轧开轧温度为910℃,终轧温度为800℃;轧制后弛豫60s;冷却速度为14~16℃/s,返红温度430~480℃;

(2)钢板回火:回火温度为450℃;

(3)钢管成型、扩径、静水压:jcoe成型步数为25步;扩径率为0.7~0.8%;静水压试验压力为540mpa;

(4)钢管回火:回火温度为450℃。

本实施例钢板屈服强度为578mpa,钢管屈服强度为586mpa;钢板的-20℃dwtt落锤止裂性能为87%,钢管的-20℃dwtt落锤止裂性能为86%,其落锤断口照片分别如图1和图2所示。

本实施例制备的x80管线钢的微观组织由贝氏体基体、以及极少量铁素体和渗碳体组成。

对比例1:钢板厚度为25.7mm,钢管管径为φ1422mm。

钢的化学组成与实施例1相同。但是制备步骤中钢板和钢管均不回火。其它工艺参数也有区别:

(1)钢板轧制:采用两阶段控制轧制,粗轧结束温度为1098℃,精轧开轧温度为870℃,终轧温度为740℃;不弛豫,冷却速度为13~15℃/s,返红温度340~380℃;

(2)钢管成型、扩径、静水压:jcoe成型步数为25步;扩径率为0.5~0.6%;静水压试验压力为540mpa。

本对比例钢板屈服强度为532mpa,钢管屈服强度为585mpa,屈服强度上升53mpa;钢板的-20℃dwtt落锤止裂性能为88%,钢管的-5℃dwtt落锤止裂性能为89%,-20℃dwtt落锤止裂性能为75%。

本对比例制备的x80管线钢的微观组织由10~20%的多边形铁素体、80%左右的贝氏体、以及少量m/a岛组成。

实施例2:钢板厚度为30.8mm,钢管管径为φ1422mm钢的化学组成质量百分比为:c=0.03,si=0.22,mn=1.70,p=0.009,s=0.0015,als=0.031,nb=0.062,ti=0.017,v=0.020,cr=0.18,mo=0.20,ni=0.28,cu=0.15,b=0.0003,n=0.0029,余量为fe和不可避免的杂质,其中ti/n=5.0。

制备方法的关键工艺步骤包括:

(1)钢板轧制:采用两阶段控制轧制,粗轧结束温度为1080℃,精轧开轧温度为890℃,终轧温度为808℃;轧制后弛豫50s;冷却速度为12~14℃/s,返红温度420~460℃;

(2)钢板回火:回火温度为425℃;

(3)钢管成型、扩径、静水压:jcoe成型步数为28步;扩径率为0.9~1.0%;静水压试验压力为545mpa;

(4)钢管回火:回火温度为425℃。

本实施例钢板屈服强度为593mpa,钢管屈服强度为585mpa;钢板的-15℃dwtt落锤止裂性能为85%,钢管的-15℃dwtt落锤止裂性能为87%。

本实施例制备的x80管线钢的微观组织由贝氏体基体、以及极少量铁素体和渗碳体组成。

对比例2:钢板厚度为30.8mm,钢管管径为φ1422mm。

钢的化学组成与实施例2相同。但是制备步骤中钢板和钢管均不回火。其它工艺参数相近:

(1)钢板轧制:采用两阶段控制轧制,粗轧结束温度为1085℃,精轧开轧温度为890℃,终轧温度为811℃;轧制后弛豫50s;冷却速度为12~14℃/s,返红温度420~460℃;

(2)钢管成型、扩径、静水压:jcoe成型步数为28步;扩径率为0.9~1.0%;静水压试验压力为545mpa。

本对比例钢板屈服强度为584mpa,钢管屈服强度为661mpa,屈服强度上升77mpa;钢板的-15℃dwtt落锤止裂性能为84%,钢管的-0℃dwtt落锤止裂性能为86%,-15℃dwtt落锤止裂性能为65%。

本对比例制备的x80管线钢的微观组织由贝氏体和少量m/a岛组成。

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