专利名称：一种低温酸性环境用l485q(x70q)级管线钢管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种低温酸性环境用L485Q(X70Q)级管线钢管及其制造方法。
背景技术：
随着世界经济的飞速发展，对石油、天然气的需求量日益增加，普通陆地上的石油开采使这些区域的储存余量越来越少。一些国家油气资源开采活动逐渐从已有的资源转移至比较恶劣的环境中进行。在地球的南北极地区(高寒、深海等)如俄罗斯，加拿大，美国、 我国的大庆油田及新疆克拉玛依部分区域等都蕴藏着丰富的石油、天然气资源。这些地区寒冷季节的气温在_30°C _40°C，俄罗斯北部的气温历史最高记录为_60°C。这些地区的资源开采，石油、天然气的输送管道在保证足够强度的同时，还要求管道具有良好的低温冲击韧性和抗腐蚀性能，保证在低温腐蚀环境下石油、天然气的输送作业安全。在这种极其恶劣的作业环境下，亟待开发适用于这种恶劣工况的油气输送工程中的无缝钢管。一些工厂在设计制造同等钢级时，一般都是采用“C-Mn”系列，适当减少降低屈服强度并以2 3倍地增加Mn%来給予补偿，通过控制低含量的达到抗腐蚀的目的。 在实际应用中，存在以下几个方面的问题(I)Mn^含量较高时，虽然能强烈地提高钢的淬透性，但钢的回火脆性明显增强；(2) “C-Mn”系列钢随强度和硬度的提高，氢致开裂(HIC) 的敏感性增加；(3)Mn在钢中主要起固溶强化作用，但Mn是易偏析元素，造成钢管的带状组织严重，增强各向异性，降低H2S腐蚀性能。
发明内容
鉴于上述技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低温酸性环境用 L485Q(X70Q)级管线钢管及其制造方法，该钢管可在_30°C -60°C低温腐蚀环境下使用， 从而促使对在此种苛刻的低温腐蚀环境下的石油、天然气的输送，解决在该种低温腐蚀环境下一般高强度钢管由于耐低温抗腐蚀能力不够的技术难题。本发明解决问题采用的技术方案是—种低温酸性环境用L485Q(X70Q)级管线钢管，该钢管的化学成分按重量百分比为C :0. 11 % 0. 17 Si 0. 17 % 0. 37 Mn 0. 35 % 0. 65 %、P 彡 0. 015
S 彡 0. 006 %, Cr 0. 40 % 0. 70 %, V 0. 04 % 0. 09 %, Al 0. 02 % 0. 05 %， Ni ^ 0. 20%, Cu ^ 0. 25%, N ^ 0. 008%, H ^ 0. 0002%余量为Fe和不可以去除的杂质元
ο在该钢管的外表面上套设有聚乙烯层。在该钢管的外表面上套设有三层聚乙烯层。在该钢管的内表面上涂覆有钛合金粉末制成的纳米材料涂层。上述钢管的制造方法，包括以下步骤，
(1)、炼钢及浇铸①采用夹杂物元素含量低的优质废钢加深脱硫⑶、磷⑵铁水，再加入上述低温酸性环境用钢管的成分原料，运用转炉进行冶炼。②进行连铸铸成圆管坯。O)、轧管在环形炉中将上述铸成圆形的管坯进行加热，加热温度为1240°C -1260°C，使用穿孔机穿孔，采用狄塞尔轧机控制轧制精度，通过限动芯棒进行轧制，经高压水除磷后再通过14架定径机精确定径，在冷床上冷却后，锯切、矫直。(3)、调质处理将矫直后的钢管在高温淬火炉中加热到860°C 880°C保温并以工业循环水作为淬火液淬火，然后在回火炉中加热到580°C 630°C并保温，进行高温回火，出回火炉后进行高温矫直，矫直温度范围在400°C 500°C;调质处理后的钢管通过超声波无损探伤、水压试验工序。0)、防腐处理在上述经调质处理的钢管外表面上包覆有三层聚乙烯层，内表面上涂覆有钛合金粉末制成的纳米材料涂层，最后喷标、包装。主要成分设计原理如下碳(C)碳含量高水淬开裂敏感性提高，焊接性能降低，宜采用含碳量为0. 11 0. 17%。锰(Mn)可提高钢的淬透性，但含量太高偏析严重，抗腐蚀性能降低，宜采用锰含量为 0. 35 0. 65%。硫(S)硫与铁易形成i^eS，在热加工时FeS-Fe共晶体容易熔化而导致开裂，硫含量高，其抗腐蚀性能下降，宜采用硫含量为0 0. 006%。磷(P)磷与铁易形成脆性化合物 ^3Ρ，而使钢的脆性增加，特别是在低温时更显著，温度下降时钢的韧性剧烈下降，宜采用磷含量为O 0. 015%。硅(Si)可提高钢的屈服强度和硬度，但屈服强度和硬度太高，抗腐蚀性能降低， 宜采用硅含量为0. 17 0. 37%。铬(Cr)可强烈提高钢的淬透性，回火时析出碳化物提高钢的强度，还可以提高钢的抗腐蚀性能。但含量太高析出的碳化物粗大，降低钢的抗腐蚀性能，宜采用铬含量为 0. 40 0. 70%。镍(Ni)可提高钢的淬透性和低温韧性，还可以提高钢的抗酸腐蚀能力，宜采用镍含量为0 0. 20%。铝(Al)脱氧固氮元素，可细化晶粒提高钢的耐腐蚀能力，宜采用铝含量为 0. 02 0. 05%。钒(V)有强烈细化晶粒的作用，可提高钢的抗腐蚀性能和低温韧性，宜采用钒含量为 0. 04 0. 09%。氮(N)利用弥散的AlN可阻止钢在加热时奥氏体晶粒长大，获得细的晶粒，提高钢的强度和韧性，宜采用含氮量为O 0. 008% (80ΡΡΜ)。氢(H)氢在钢中使钢的塑性和韧性降低，因此钢中氢的含量为0 0.0002%(2PPM)。铜(Cu)在钢中以ε -Cu和α -Cu析出，可提高钢的抗腐蚀性能，宜采用铜含量为 0 0. 25%。本发明的有益效果采用以上成分和工艺后制造的钢管具有良好的理化性能、 使用性能，并且能够在-30°C -60°C低温腐蚀环境下安全使用。在其最小屈服强度达到 485MPa的前提下，其横向全尺寸常温冲击吸收功达到110J，纵向全尺寸常温冲击吸收功达到150J，在-30°C -60°C的温度区间内，横、纵向全尺寸夏比冲击吸收功分别为70J和最小 90J，韧脆转变温度为_60°C。
图1是本发明的剖视图
具体实施例方式结合实施例对本发明的耐-30°C -60°C低温抗腐蚀钢管及其制造方法加以说明。实施例1钢管各成分含量为C 0. 15%, Si 0. 28%, Mn :0. 56%, P :0. 012%, S :0. 003%、、 Cr 0. 61%,, V 0. 07%, Al 0. 03%, Ni 0. 15%, Cu 0. 15%,N 0. 006%, H 0. 0002%其余为狗和含量不可去除的元素。生产过程如下1 炼钢采用夹杂物元素含量低的优质废钢加深脱硫、磷铁水，加入上述低温抗腐蚀钢管成分原料，运用转炉进行冶炼，通过向钢水中加入高活性度的石灰造泡沫渣，充分吸附钢水中的有害元素P、S等。使用偏心炉底出钢，再采用独特的纯净钢技术，即钢包炉精炼、真空脱气、夹杂物控制技术‘即包芯丝喂丝处理，进行炉外精炼。严格控制钢水化学成分，通过造泡沫白渣工艺，提纯钢水成分，并通过向钢水中喂入Si-Ca丝改变夹杂物形态，通过钙使钢中硫化物(MnQ转变成Ca的细小球形复合物弥散分布。然后进行真空脱气，确保高真空时间不小于8 12分钟，使钢水中的气体充分去除，最大限度地降低钢中气泡夹杂，最后进行连铸铸成圆管坯，严格控制钢水过热度、拉坯速度和冷却水量。2 轧管在环形炉中将管坯加热，加热温度为1250°C，使用穿孔机穿孔，通过先进的限动芯棒狄塞尔轧机轧制，再通过定径机精确定径即一次定径，在冷床上冷却后，矫直。3、钢管调质处理和加工将矫直后的钢管在高温淬火加热炉中加热到870°C，保温并淬火，淬火时保证淬火液在钢管内表面高速均勻旋转内喷，外表面具有足够流量的循环水外淋；然后在回火加热炉中加热到590°C，进行高温回火，回火出炉后的钢管经高压水除磷去除钢管外表面氧化皮后进行高温定径即二次定径。二次定径的目的是保证钢管外径的精度和外表面的质量。采用残余应力消除技术进行高温矫直，温度是450°C ；调质处理后通过超声波无损探伤、水压试验工序。
4.腐蚀处理如图1中所示，在上述经调质处理的钢管100外表面还包覆有三层聚乙烯层1、1、 1，三层聚乙烯层1、1、1的总厚度为15 20mm，包覆聚乙烯层1的目的可以一方面将钢管与空气隔离，防止钢管氧化，另一方面可以起到保温的作用；同时在内表面上涂覆有钛合金粉末制成的纳米材料涂层2，涂层2采用静电均勻地喷涂在钢管内表面，装入250°C的加热炉内烘烤硬化而成，厚度为0. 10 0. 15mm，石油、天然气在管道中输送时，涂层2起到保护膜的作用，减缓管道的腐蚀。最后喷标、包装。实施例2钢管各成分含量为C 0. 12%, Si 0. 33%, Mn :0. 41%, P 0. 01%, S :0. 005%、、 Cr 0. 45%,, V 0. 05%, Al 0. 05%, Ni 0. l%,Cu :0. 25%,N 0. 005%, H 0. 00015%其余
为狗和含量不可去除的元素。其生产过程如实施例1中所述相同，只是环形炉管坯加热温度为1260°C，淬火温度880°C，回火温度580°C，高温矫直温度470°C。实施例3钢管各成分含量为C 0. 16%, Si 0. 19%, Mn :0. 39%, P :0. 013%, S :0. 004%、、 Cr 0. 52%,, V 0. 04%, Al 0. 04%, Ni 0. 08%, Cu 0. 18%,N 0. 003%, H 0. 0002%其余
为狗和含量不可去除的元素。其生产过程如实施例1中所述相同，只是环形炉管坯加热温度为1250°C，淬火温度860°C，回火温度620°C，高温矫直温度500°C。该种低温酸性环境用L485Q(X70Q)级管线钢管性能为屈服强度最低为 485MPa(钢级L485Q)，抗拉强度彡570MPa，常温下横纵向全尺寸夏比冲击吸收功分别为最小IlOJ和最小150J，韧脆转变温度为-60°C，在_40°C -60°C的温度区间内，横纵向全尺寸夏比冲击吸收功分别为70J和最小90J。下列各表及图为耐低温酸性环境用L485Q(X70Q)钢管的性能数据1)常温下的力学性能表 1
组别RtO. 5 (MPa)Rm(MPa)RtO. 5/Rm延伸率％，标距 50mm微观组织1495/500667/6750. 74/0. 7438S回，晶粒度10 级2525/510655/6650. 80/0. 7636S回，晶粒度10 级3510/520650/6600. 78/0. 7939S回，晶粒度10 级
权利要求
1.一种低温酸性环境用L485Q(X70Q)级管线钢管，其特征在于该钢管的化学成分按重量百分比为C:0. 11% 0. 17%、Si 0. 17% 0. 37%、Mn :0. ；35 % 0. 65%、 P 彡 0. 015 %、S 彡 0. 006 %，Cr :0· 40 % 0. 70 %，V 0. 04 % 0. 09 %，Al 0. 02 % 0. 05%, Ni ^ 0. 20%, Cu ^ 0. 25%, N^O. 008%, H^O. 0002%余量为 Fe 和不可以去除的杂质元素。
2.如权利要求1中所述的一种低温酸性环境用L485Q(X70Q)级管线钢管，其特征在于 在该钢管的外表面上套设有聚乙烯层。
3.如权利要求2中所述的一种低温酸性环境用L485Q(X70Q)级管线钢管，其特征在于 在该钢管的外表面上套设有三层聚乙烯层。
4.如权利要求1中所述的一种低温酸性环境用L485Q(X70Q)级管线钢管，其特征在于 在该钢管的内表面上涂覆有钛合金粉末制成的纳米材料涂层。
5.如权利要求1中所述的钢管的制造方法，包括以下步骤，(1)、炼钢及浇铸①采用夹杂物元素含量低的优质废钢加深脱硫(S)、磷(P)铁水，再加入上述低温酸性环境用钢管的成分原料，运用转炉进行冶炼；②进行连铸铸成圆管坯；O)、轧管在环形炉中将上述铸成圆形的管坯进行加热，加热温度为1240°c -1260°c，使用穿孔机穿孔，采用狄塞尔轧机控制轧制精度，通过限动芯棒进行轧制，经高压水除磷后再通过14 架定径机精确定径，在冷床上冷却后，锯切、矫直；(3)、调质处埋将矫直后的钢管在高温淬火炉中加热到860°C 880°C保温，并以工业循环水作为淬火液淬火，然后在回火炉中加热到580°C 630°C并保温，进行高温回火，出回火炉后进行二次定径，并进行高温矫直，矫直温度范围在400°C 500°C;调质处理后的钢管通过超声波无损探伤、水压试验工序；G)、防腐处理上述经调质处理的钢管，外表面上包覆有三层聚乙烯层，内表面上涂覆有钛合金粉末制成的纳米材料涂层，最后喷标、包装。
全文摘要
本发明提供一种低温酸性环境用L485Q(X70Q)级管线钢管及制造方法，该钢管的化学成分按重量百分比为C0.11％～0.17％、Si0.17％～0.37％、Mn0.35％～0.65％、P≤0.015％、S≤0.006％，Cr0.40％～0.70％，V0.04％～0.09％，Al0.02％～0.05％，Ni≤0.20％，Cu≤0.25％，N≤0.008％，H≤0.0002％、余量为Fe和不可以去除的杂质元素。将上述原料成分经过炼钢、轧管、调质处理及防腐处理制成该钢管。该钢管可在-30℃～-60℃低温腐蚀环境下使用，解决在现有高强度钢管不适用该环境的技术难题。
文档编号F16L58/10GK102235554SQ20101015257
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月22日 优先权日2010年4月22日
发明者丁勇, 李洪芳, 胡才望 申请人:江阴市无缝钢管总厂