小口径9Ni低温用无缝钢管及生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冶金行业无缝钢管生产领域，具体涉及一种利用丽半浮动芯棒连轧 工艺生产的小口径9Ni低温用无缝钢管。
【背景技术】
[0002] 9Ni低温用钢由于具有优良的机械性能和良好的低温韧性，广泛应用于液化天然 气的存储和运输。此牌号的无缝钢管使用设计温度为-158~-162°C的低温环境，且工作压 力在0. 5~29N/_2的压力下，其工作状态为高压和低温，在其工作环境下其表面承受着压 应力、内外表产生巨大的热应力。因此，对9Ni的使用性能要求非常高，要求此牌号的钢种 即要有良好的机械性能又要有优良的低温韧性。目前，使用的小口径9Ni低温用钢管大多 为焊管，即用冷轧薄板材焊接而成，采用焊接工艺生产9Ni低温用钢管对焊接工艺要求非 常高，相应的生产成本也高。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种利用MM半浮动芯棒连轧工 艺生产的小口径9Ni低温用无缝钢管。
[0004] 本发明的技术方案是：一种小口径9Ni低温用无缝钢管，成分以质量％计，具体有： C: 0? 07 彡、Si:0? 15 ~0? 25、Mn:0? 50 ~0? 80、P:0? 010 彡、S:0? 003 彡、Ni:9. 00 ~9. 60、 Mo:0. 04~0. 08、A1 :0. 010~0. 060,其余部分为Fe及不可避免的杂质。
[0005] 9Ni钢的超低温钢要求P、S含量特别低，以减少其脆性倾向，其成分中除了含有碳 钢基本成分Fe、C、Si、Mn外，主要含有较高的Ni元素。
[0006] 具体的化学成分设计如下： Ni为奥氏体稳定元素，尤其是对材料在低温下的稳定性至关重要，Ni降低韧脆转变温 度的能力仅次于N，是金属元素中最好的降低韧脆转变温度元素，Ni有利于提高材料的淬 透性和强度，同时还能提高材料的低温塑性。
[0007] Mn是奥氏体稳定元素，同时也是基体强化元素，可以通过沉淀强化来提高强度，Mn 还可以提高材料的淬透性，过低则强度达不到要求，过高则影响材料的韧性，而且Si、Mn以 一定比例存在于钢中，还有利于抑制彼此偏聚。
[0008]Si在炼钢过程中是脱氧元素，对降低9Ni钢中有害元素0含量非常重要，Si同时 可以提高强度，Si除了和Mn按一定比例存在于钢中抑制M偏聚外，Si还可以抑制P在晶界 偏聚。
[0009] C可以通过间隙固溶提高强度，但C过多对焊接热影响区低温韧性有害，因此在保 证强度的前提下，C应该越低越好。
[0010] s易与金属元素Mn形成析出物MnS，降低低温韧性，P容易在晶界偏聚，降低晶界抗 裂纹扩展能力，降低低温韧性，因此S、P都是对低温韧性有害的元素，应控制在最低限度。
[0011] 〇、N与A1容易形成高溶点析出物A1203和A1N，而且析出物直径较大，能达到几微 米，在析出物附近容易造成应力集中而成为裂纹源，严重影响基体的低温韧性，应尽量减少 这几种元素含量。
[0012]Mo、W可以提尚泮透性，从而提尚材料的强度。
[0013] 本发明还提供了一种利用MM半浮动芯棒连轧工艺制造小口径9Ni低温用无缝钢 管的方法，它包括：管坯检验一管坯下料一环形炉加热一锥型辊穿孔机穿孔一MM半浮动芯 棒连轧机轧管一切管机一步进炉再加热一高压水除鳞一定径一冷床冷却一管排锯锯切一 矫直一漏磁探伤一人工检验及修磨一热处理一矫直一钢管外表面修磨处理一超声波探伤 -人工复检一清洁、标识、包装一入库。
[0014] 其中钢坯加热、乳管及热处理的具体步骤如下： A、钢坯加热分热回收段、预热、加热、均热过程；热回收段温度随炉温，时间 彡30min;预热段温度为1020°C±10°C，时间15~20min;加热分为二段：加热一段温度 1150°C±10°C，时间20~30min，加热二段温度1270°C±10°C，时间20~30min;均热段 温度 1270°C± 10°C，时间 20 ~30min。
[0015]B、轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和MM半浮动芯棒连轧管机组轧制，MM半浮动芯棒 连轧管机组在? 42~〇 127mm外径范围内，乳制壁厚在3. 5~8mm时，限动时芯棒限动速 度为0. 75~1. 75m/s，1#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，2#轧辊电机转速在350~ 1200rpm之间，3#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，4#轧辊电机转速在350~1200rpm 之间，5#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，6#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，以 保证小口径钢管的成形。
[0016]C、二次正火+回火热处理：一次正火温度：890°C~910°C，一次正火时间按壁厚系 数2. 0~2. 5min/mm进行控制，最小保温时间15min;二次正火温度：780°C~800°C，二次 正火时间按壁厚系数2. 0~2. 5min/mm进行控制，最小保温时间15min;回火温度：570°C~ 590°C，回火时间按壁厚系数3. 0~4. 5min/mm进行控制。
[0017] 本发明与现有技术相比具有如下特点： 1、轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和丽半浮动芯棒连轧管机组轧制，在保证使用坯料无 任何质量问题和足够的轧制比的前提下，可以保证钢管既有良好的性能又有足够的产量。
[0018] 2、通过孔型和轧制参数的设计，使小口径低温用管可以达到批量生产的要求。因 其钢种合金元素含量高，乳制过程中容易出现前卡、中卡，乳后容易出现内表裂纹、内折等 缺陷，通过调整顶前压下量、降低椭圆度，消除前卡、中卡、内折等缺陷，并通过降低环形炉 加热温度及低速轧制的方法消除内表面缺陷。从而使该小口径低温用管实现批量生产。
[0019] 3、生产的钢管具有较高的强韧性，优良的低温性能，且综合性能优异，其成品无缝 钢管完全可以取代同级别焊管。
[0020] 以下结合【具体实施方式】对本发明作进一步描述。
【具体实施方式】
[0021] 一种小口径9Ni低温用无缝钢管，成分以质量％计，具体有：C:0. 05、Si:0. 15、 Mn:0? 57、P:0? 006、S:0? 0015、Ni:9. 278、Mo:0? 056、A1 :0? 020,其余部分为Fe及不可避免 的杂质。
[0022]所述的小口径9Ni低温用无缝钢管采用丽半浮动芯棒连轧工艺生产，它包括：管 坯检验一管坯下料一环形炉加热一锥型辊穿孔机穿孔一MM半浮动芯棒连轧机轧管一切管 机一步进炉再加热一高压水除鳞一定径一冷床冷却一管排锯锯切一矫直一漏磁探伤一人 工检验及修磨一热处理一矫直一钢管外表面修磨处理一超声波探伤一人工复检一清洁、标 识、包装一入库。
[0023] 其中钢坯加热、乳管及热处理的具体步骤如下： A、钢坯加热分热回收段、预热、加热、均热过程；热回收段温度随炉温，时间 彡30min;预热段温度为1020°C±10°C，时间15~20min;加热分为二段：加热一段温度 1150°C±10°C，时间20~30min，加热二段温度1270°C±10°C，时间20~30min;均热段 温度 1270°C± 10°C，时间 20 ~30min。
[0024]B、轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和MM半浮动芯棒连轧管机组轧制，MM半浮动芯棒 连轧管机组在? 42~〇 127mm外径范围内，乳制壁厚在3. 5~8mm时，限动时芯棒限动速 度为0. 75~1. 75m/s，1#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，2#轧辊电机转速在350~ 1200rpm之间，3#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，4#轧辊电机转速在350~1200rpm 之间，5#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，6#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，以 保证小口径钢管的成形。
[0025]C、二次正火+回火热处理：一次正火温度：890°C~910°C，一次正火时间按壁厚系 数2. 0~2. 5min/mm进行控制，最小保温时间15min;二次正火温度：780°C~800°C，二次 正火时间按壁厚系数2. 0~2. 5min/mm进行控制，最小保温时间15min;回火温度：570°C~ 590°C，回火时间按壁厚系数3. 0~4. 5min/mm进行控制。
[0026] 采用本发明设计的化学成分的坯料，利用MM半浮动芯棒连轧工艺生产，对生产出 来的小口径9Ni低温用无缝钢管随机取样进行分析，实物尺寸及室温力学性能结果如表1 所示： 表1实物尺寸及标准下的力学性能
【主权项】
1. 一种小口径9Ni低温用无缝钢管，其特征是：成分以质量％计，具体有：C: 0. 07 <、 Si:0. 15 ~0. 25、Mn:0. 50 ~0. 80、P:0. 010 彡、S:0. 003 彡、Ni:9. 00 ~9. 60、M〇 :0. 04 ~ 0.08、Al:0.010~0.060,其余部分为Fe及不可避免的杂质。
2. 根据权利要求1所述的一种小口径9Ni低温用无缝钢管，其特征是：所述的无缝钢 管利用MM半浮动芯棒连轧工艺生产，它包括：管坯检验一管坯下料一环形炉加热一锥型辊 穿孔机穿孔一MM半浮动芯棒连轧机轧管一切管机一步进炉再加热一高压水除鳞一定径一 冷床冷却一管排锯锯切一矫直一漏磁探伤一人工检验及修磨一热处理一矫直一钢管外表 面修磨处理一超声波探伤一人工复检一清洁、标识、包装一入库； 其中钢坯加热、乳管及热处理的具体步骤如下： A、 钢坯加热分热回收段、预热、加热、均热过程；热回收段温度随炉温，时间 彡30min;预热段温度为1020°C±10°C，时间15~20min;加热分为二段：加热一段温度 1150°C±10°C，时间20~30min，加热二段温度1270°C±10°C，时间20~30min;均热段 温度 1270°C± 10°C，时间 20 ~30min; B、 轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和丽半浮动芯棒连轧管机组轧制，丽半浮动芯棒连 轧管机组在? 42~? 127mm外径范围内，乳制壁厚在3. 5~8mm时，限动时芯棒限动速度 为0. 75~I. 75m/s，1#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，2#轧辊电机转速在350~ 1200rpm之间，3#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，4#轧辊电机转速在350~1200rpm 之间，5#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，6#轧辊电机转速在350~1200rpm之间，以 保证小口径钢管的成形； C、 二次正火+回火热处理：一次正火温度：890°C~910°C，一次正火时间按壁厚系数 2. 0~2. 5min/mm进行控制，最小保温时间15min;二次正火温度：780°C~800°C，二次正 火时间按壁厚系数2. 0~2. 5min/mm进行控制，最小保温时间15min;回火温度：570°C~ 590°C，回火时间按壁厚系数3. 0~4. 5min/mm进行控制。
【专利摘要】一种小口径9Ni低温用无缝钢管，成分以质量%计，具体有：C：0.07≤、Si：0.15～0.25、Mn：0.50～0.80、P：0.010≤、S：0.003≤、Ni：9.00～9.60、Mo：0.04～0.08、Al：0.010～0.060，其余部分为Fe及不可避免的杂质。所述的无缝钢管利用MM半浮动芯棒连轧工艺生产，它包括：管坯检验→管坯下料→环形炉加热→锥型辊穿孔机穿孔→MM半浮动芯棒连轧机轧管→切管机→步进炉再加热→高压水除鳞→定径→冷床冷却→管排锯锯切→矫直→漏磁探伤→人工检验及修磨→热处理→矫直→钢管外表面修磨处理→超声波探伤→人工复检→清洁、标识、包装→入库。
【IPC分类】C22C38-12, B21C37-06, C21D8-10
【公开号】CN104818425
【申请号】CN201510153694
【发明人】韩福龙, 范振远, 张业圣, 陈绍林, 张坤
【申请人】衡阳华菱钢管有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月2日