低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管及其制造方法

文档序号:8407934阅读:226来源:国知局
低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管及其制造方法,属于低合金钢制造 领域。
【背景技术】
[0002] 为满足钢结构对低焊接裂纹敏感性钢的需求,自20世纪70年代,国际上开始研制 CF钢一一低焊接裂纹敏感性钢。该钢种大量应用于钢板的生产,并通过采用淬火+回火或 采用TMCP\TPCP+回火工艺保证产品性能满足高强度及低焊接裂纹敏感性的要求。
[0003] 申请号为200510047196. 0的中国专利申请公开了一种高强度低焊接裂纹敏感性 钢厚板及其生产方式。该发明中的成分是在C、Mn、Nb、V元素基础上考虑加入了一定量Cu、 Ni、Mo元素来保证性能。然而该生产采用的是控轧方式加离线回火,进一步的,加入B元素 会引起钢冲击韧性的波动,使钢的韧性变差,因此其未加入B元素。
[0004] 申请号为200610018010. 3的中国专利申请公开了一种低焊接裂纹敏感性钢板及 其生产方式。该发明成分中的C合理设计是考虑C < 0. 07%,然后通过加入Ni、Mo、B元素 来保证性能。生产工艺采用的是控轧+在线水冷淬火+离线回火工艺。
[0005] 申请号为200810224730. 4的中国专利申请公开了一种低焊接裂纹敏感性调质高 强度钢板及其制造方法。该发明成分中的C要求控制在0. 07~0. 09%,并通过加入Ni、Mo 等元素进行调质处理来保证性能,其成分中不含有Nb和Cr。
[0006] 然而上述专利申请都公开的是钢板的生产方法,对于无缝钢管这种中空件的生 产,其淬火处理时冷却的效果与板材不同,因此不能简单的采用钢板的生产方法。
[0007] 申请号为201210422745.8的中国专利申请公开了一种低焊接裂纹敏感性高 强钢,并具体公开其由以重量百分数计的下列组分组成:C 0.18~0.23%,Ni 1.4~ I. 7% ,Mn L 5 ~1.8% ;Si 彡 0.5%,P 彡 0.040%,S 彡 0.015%,V 0.03 ~0.05%,Ti 0.04~0.06%,Cr 0.6~0.8%,余量为Fe及不可避免杂质。由于其中C含量较高,因此 其也具有较高的PCM。
[0008] 申请号为201010523107. 6的中国专利申请公开了一种生产42CrMo钢无缝钢管的 方法,并具体公开了所述热处理步骤中淬火加热至800~900°C,然后用水冷却,其中,钢管 的外表面以喷淋的方式冷却,钢管的内表面以内轴流的方式冷却,冷却时先开始内轴流,然 后进行钢管外表面喷淋,冷却结束时先停止内轴流,然后停止钢管外表面喷淋;钢管冷却至 室温后进行回火,回火加热温度为520~620°C。然而上述工艺是由于42CrMo钢的特殊性 决定的,为避免出现淬火裂纹,淬火时选择先开始内轴流,然后进行钢管外表面喷淋,冷却 结束时先停止内轴流,然后停止钢管外表面喷淋的方式。
[0009] 申请号为201310239179. 1的中国专利申请公开了一种X90Q中厚壁无缝钢管及其 制造方法,并具体公开了所述钢水的成分按重量百分比计为:C 0. 11~0. 15%,Si 0. 17~ 0· 37%,MnL 4 ~L 6%,P 0 ~0· 018%,S 0 ~0· 008%,Al 0· 02 ~0· 05%,Nb 0· 03 ~ 0· 05%,N 0 ~0· 01%,B0. 0008 ~0· 0018%,Cu 彡 0· 2%,V 彡 0· 1%,Ti 彡 0· 06%,余量 为Fe及不可避免杂质;其成分中不含有Cr。所述制造方法中包括淬火和回火处理步骤,淬 火加热温度为890~950°C,采用外喷淋加内轴流的方式水淬冷却至室温,并且先进行外喷 淋然后进行内轴流,停止时同时结束外喷淋和内轴流,然后进行回火处理,回火加热温度为 500~560°C,回火后空冷。然而其成分中不含有Cr,且淬火时未明确提出内轴流水量的要 求。
[0010] 申请号为201310236531.6的中国专利申请公开了一种大口径特厚壁无缝钢管 及其制造方法,所述管坯的化学成分为:C彡0. 2%、Si 0. 1~0. 55%、MnL 1~1. 7%、 P 彡 0. 02%、S 彡 0. 015%、Nb 彡 0. 05%、V 彡 0. l%、Ti0.00 7 ~0. 05%、Cr 0. 1 ~0. 6%、 Ni0.2~1.4%、Cu<0.35%、Mo0.08~0.6%、A10.015~0.05%、B 0.0005~0.003% 以及余量的铁和不可避免的杂质。由于其壁厚较厚,为30~70mm,因此,其为保证产品的 强度指标和一40°C低温冲击指标满足要求,在成分设计时C的最佳控制范围应在0. 14~ 0. 20%,同时根据生产钢管的不同壁厚还加入了 0. 2~1. 4%的Ni元素保证低温冲击指标 满足要求。进一步的,由于所述无缝钢管不具有低焊接裂纹敏感性要求,因此焊接时必须预 热、且焊后需热处理。
[0011] 综上,随着我国海洋工程装备等领域的不断发展,对低焊接裂纹敏感性高强无缝 钢管的需求也逐渐增加。为满足海洋工程用管的需求,急需开发出一种具有较高强度、良好 低温冲击韧性的低焊接裂纹敏感性无缝钢管的制造方法。

【发明内容】

[0012] 本发明要解决的技术问题是提供一种低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管,满足用 户在焊接时不预热、不焊后热处理的需求。
[0013] 本发明低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管,由以下重量百分比组分组成:C 0· 08 ~0· 11 %,Si 0· 15 ~0· 40 %,Mn L 20 ~L 60 %,P 彡 0· 013 %,S 彡 0· 008 %, Nb 0· 030 ~0· 080 %,V 0· 03 ~0· 08 %,Ti 0· 025 ~0· 040 %,Cr 0· 10 ~0· 30 %, Ni 彡 0· 10%,Cu 彡 0· 30%,B 0· 0008 ~0· 0020%,M〇 彡 0· 10%,A1 0· 015 ~0· 050%,余 量为Fe和不可避免的杂质;PCM彡0. 21。
[0014] 进一步的,作为优选方案,B含量为0.0010~0.0020%。
[0015] 作为更优选方案,本发明低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管,由以下重量百分 比组分组成:C 0.08 ~0.09%,Si 0.19 ~0.28%,Mn L 24 ~L 35%,P 彡 0.013%, S 彡 0. 008%,Nb 0. 031 ~0. 038%,V 0. 036 ~0. 046%,Ti 0. 028 ~0. 035%,Cr 0. 17 ~ 0. 21%,Ni 彡 0. 10%,Cu 彡 0. 30%,B0. 00013 ~0. 00014%,Mo 彡 0. 10%,Al 0. 023 ~ 0. 043%。
[0016] 优选地,本发明低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管的屈强比为0. 85~0. 90,优选 为 0· 85 ~0· 87。
[0017] 进一步的,本发明所述低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管壁厚优选< 25mm,更优 选为16~25mm。
[0018] 进一步的,本发明还公开了上述低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管的制造方法, 包括钢水冶炼、铸坯、热轧和调质热处理步骤,所述调质热处理步骤包括对热轧得到的无缝 钢管顺序进行淬火和回火处理,淬火出炉管温为940~960°C,淬火的冷却方式为浸淬加内 轴流,回火出炉管温为630~670°C。
[0019] 优选地,所述淬火过程使用的专管器转速为60~70转/分钟。
[0020] 进一步的,所述内轴流水量(m3/h)优选彡((D-2S)+2)2X0.0113XL,其中,D为钢 管外径,单位为mm,S为钢管壁厚,单位为mm ;其中,当钢管长度< 12m时,L = 12,当钢管长 度> 12m时,L =钢管长度。
[0021] 本发明有益效果:
[0022] 1、通过降低C含量(C彡0. 11%)和添加 Ti元素来提高钢管的焊接性能。使其具 有良好的低焊接裂纹敏感性。
[0023] 2、只考虑加入适量的Cr、Nb、V、B、Ti元素细化晶粒、提高钢管淬透性,而不考虑加 入Mo、Ni等较贵重合金元素,通过采用浸淬+内轴流的方式进行淬火和回火热处理,保证钢 管在Pcm < 0. 21 %的情况下钢管具有较高的强度指标和优良的一 20°C低温冲击韧性,实现 低成本生产低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管的目的。同时钢管的屈强比控制在0. 85~ 0.90范围,在充分挖掘材料潜力的前提下,避免了过高的屈强比带来的材料使用安全性的 问题。
[0024] 3、合理的成分设计,使本发明低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢在630°C~670°C 温度范围内具有良好的回火稳定性。
[0025] 4、本发明低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管的抗张强度多620MPa、一 40°C低温 冲击功多47J,可满足海洋工程用管的需求。
【附图说明】
[0026] 图1Φ325*25无缝钢管金相组织图(调质态500X)。
【具体实施方式】
[0027] 本发明低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管,由以下重量百分比组分组成:C 0· 08 ~0· 11 %,Si 0· 15 ~0· 40 %,Mn L 20 ~L 60 %,P 彡 0· 013 %,S 彡 0· 008 %, Nb 0· 030 ~0· 080 %,V 0· 03 ~0· 08 %,Ti 0· 025 ~0· 040 %,Cr 0· 10 ~0· 30 %, Ni 彡 0· 10%,Cu 彡 0· 30%,B 0· 0008 ~0· 0020%,M〇 彡 0· 10%,A1 0· 015 ~0· 050%,余 量为Fe和不可避免的杂质;PCM彡0. 21。
[0028] 进一步的,作为优选方案,本发明低焊接裂纹敏感性高强度无缝钢管,由以下重量 百分比组分组成:C 0· 08 ~0· 09%,Si 0· 19 ~0· 28%,Mn L 24 ~I. 35%,P 彡 0· 013%, S 彡 0· 008%,Nb0.0 31 ~0· 038%,V 0· 036 ~0· 046%,Ti 0· 028 ~0· 035%,Cr 0· 17 ~ 0. 21%,Ni 彡
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