一种lng输气干线用低温管线钢及其制备方法
【专利摘要】一种LNG输气干线用低温管线钢及其制备方法,属于管线钢技术领域。其化学成份重量百分比为：C：0.03～0.08wt％，Nb：0.05～0.08wt％，Si：0.15～0.30wt％，Mn：1.40～1.65wt％等。首先冶炼，然后连铸，钢坯经再加热后在4300～5500mm生产线上控轧控冷；之后通过扩径焊管生产线制管并进行焊接。优点在于，综合性能良好，适用于LNG气化后的输送管道建设。
【专利说明】
-种LNG输气干线用低溫管线钢及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于管线钢技术领域，特别是设及一种LNG输气干线用低溫管线钢及其制 备方法。产品具有优良的低溫初性，适用于LNG气化后的输送管道建设。
【背景技术】
[0002] "沿海进口液化天然气LNG项目"是我国四大能源进口通道之一。由于LNG是一种清 洁、高效的能源，LNG作为燃料在能源供应中的比例迅速增加。每年液化天然气LNG需求正W 12%的高速增长，成为全球增长最迅猛的能源行业之一。中国对LNG产业的发展越来越重 视，中国正在规划和实施的沿海LNG输气站项目很多。比如2015年开工建设的"天津液化天 然气化NG)项目"。该项目是国家能源规划重点项目，是国家实施清洁能源战略的重要组成 部分。项目分两期建设，总供气能力130亿立方米/年。项目由=部分组成，码头及陆域形成 工程、接收站工程和输气干线工程。
[0003] 液化天然气(LNG)是通过在常压下将气态的天然气冷却至一162°C，使之凝结成液 体，主要成分由甲烧组成。在输送时，液化天然气化NG)采用海水气化技术，但海水气化技术 存在溫度不稳定、不均匀的问题，气化后介质的溫度会存在较低溫度的情况，尤其是从接收 站出来到输气干线前段，对于钢板的断裂试验溫度要求很低，天津液化天然气(LNG)项目要 求钢板断裂试验溫度为一25°C，因此，LNG输气干线项目对于材料的主要技术要求有两个：
[0004] 1、如何满足钢板一30°C夏比冲击功和钢板一25°c落键DWTT性能，尤其是批量生产 过程中一25 °C落键性能的稳定性。
[0005] 2、从用户使用角度考虑，如何保证用户焊接过程中焊缝和热影响区的一20°C低溫 初性，需要母材合理的成分设计和焊接工艺设计。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种LNG输气干线用低溫管线钢及其制备方法，解决了如 何保障管线钢一30°C夏比冲击初性、一25°C落键初性、强度性能及用户焊接过程中焊缝和 热影响区的一2(TC低溫初性和焊接性能的问题。适用于LNG气化后的输送管道建设。
[0007] -种LNG输气干线用低溫管线钢，其中，化学成份重量百分比为：C: 0.03~ 0.08wt%，Nb:0.05~0.08wt%，Si:0.15~0.30wt%，Mn:1.40~1.65wt%，Alt:0.01~ 0.05wt%，P:<0.015wt%，S:< 0.004wt%，Ti:0.008~0.020wt%，Ni:0.21~0.35wt%， 化:0.15~0.25wt%，余量为化和不可避免杂质元素。
[000引一种LNG输气干线用低溫管线钢的制备方法，包括冶炼、连铸、再加热、社制、冷却、 埋弧焊等工序，具体步骤及参数如下：
[0009] 1、在100~300吨转炉上冶炼，然后连铸成厚度250~400mm的钢巧；
[0010] 2、钢巧经过1140~1200°C的再加热，然后在4300~5500mm生产线上进行控社控 冷。钢板分两阶段控社，第一阶段终社溫度为960~IOior，然后进行待溫，待溫厚度为成品 钢板厚度的2~4倍，第二阶段开社溫度为840~880°C，终社溫度控制在810~840°C范围，两 阶段社制的工艺参数可保证产品组织细小和均匀，对后续低溫初性和焊接性能有至关重要 的作用。钢板热社后进行加速冷却，开冷溫度为770~800°C，终冷溫度为430~500°C，冷却 速度为15~25°C/s，获得细小的准多边形铁素体和少量粒状贝氏体组织，在此基体上分布 着1~5%比例的妮铁复合析出物，析出物尺寸为40~60nm，该加速冷却工艺可控制基体的 显微组织、位错密度和析出物等，对于产品的低溫初性和强度性能有至关重要的作用；
[0011 ] 3、通过JCOE，既J形、C形、O形及E邱anding扩径或UOE既U形、O形及E邱anding扩径 焊管生产线制管，内外焊采用直缝埋弧自动焊工艺进行焊接，电压36~42V，电流550~ 1050A，焊接速度1.50~1.70m/min，焊接线能量42~45KJ/mm，此焊接工艺对焊缝和热影响 区的一20°C夏比冲击初性有利。
[0012] 力学性能为:钢板横向一30°C夏比冲击功达到360~460J，钢板横向25 °C落键剪切 面积达到85~100%，直缝埋弧焊一20°C焊缝和热影响区夏比冲击功达到160~260J。
[0013] 通过W上控制钢板化学成分和生产工艺流程生产出的一种LNG输气干线用低溫管 线钢，获得良好的金相组织，力学性能稳定，组织均匀，具有优良的低溫初性及一定的冲击 初性。并通过采用合适的焊接工艺，解决了管线钢的一3(TC夏比冲击初性、一25°C落键初 性、强度性能、一20°C埋弧焊性能。
[0014] 本发明的优点在于，有效的保障了管线钢的一3(TC夏比冲击初性、一25°C落键初 性、强度性能及用户焊接过程中焊缝和热影响区的一20°C低溫初性和焊接性能，且综合性 能良好，适用于LNG气化后的输送管道建设。
[0015] 本
【发明内容】
的构成要点立足于W下认识：
[0016] Nb元素在本发明中的主要作用是析出强化，提高材料的强度性能。本发明进行了 大量试验，发现：当Nb含量大于0.08%时，由于二次析出硬化，使其热影响区和焊缝冲击初 性变差;但当师含量小于0.05 %时，强度性能又偏低。因此本发明中师含量控制在0.05~ 0.08%范围内。
[0017] Ti元素是析出强化和提高焊接性能的作用，本发明控制Ti : 0.008~0.020 %范围， 可W获得良好的综合性能。钢中杂质元素越低越好，为了获得良好的低溫初性，本发明进行 大量试验，发现杂质元素控制在P:含0.015%，S:含0.004%，对产品的低溫初性和可焊性有 益。
[0018] Ni元素是奥氏体稳定性元素，能降低T 转变溫度，能有效提高管线钢的低溫初 性。Ni可通过固溶强化作用提高钢的强度，弥补厚规格钢材中因厚度的增加引起的强度下 降，本发明进行了大量试验，发现当Ni含量大于0.21%时，其一25°C低溫落键性能和一20°C 焊缝性能良好，Ni-般控制在0.21~0.35 %范围内。
[0019] Cr元素对提高管线钢的抗拉强度是有效的，可显著降低材料的屈强比。但较高的 化含量会对焊缝性能不利。因此化含量控制在0.15~0.25%范围内。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明中管线钢的金相组织照片。
[0021] 图2为本发明中管线钢的位错密度照片。
[0022] 图3为本发明中管线钢的析出物照片。
【具体实施方式】
[0023] 实施例1~5
[0024] -、实施例中钢板化学成分如下表1所示：
[0025] 表1钢板化学成分(wt%)
[0026]
[0027] W上实施例均为化学成分重量百分比，余量均为化和不可避免杂质元素。
[0028] 二、实施例工艺制度如下表2所示：
[0029] 表2实施例工艺制度
[0030]
[0031] 其中，焊接工艺采用内四丝外四丝埋弧自动焊，电压36~42V，电流550~1050A。
[0032] S、实施例力学性能如下表3所示：
[0033] 实施例1~5生产的LNG输气干线用低溫管线钢金相组织W细小的准多边形铁素体 为主，并存在少量粒状贝氏体组织;基体上分布着1~5%比例妮铁复合析出物，析出物尺寸 为40~60nm;参照附图1金相组织照片、附图2位错密度照片和附图3析出物照片。
[0034] 表3实施例力学性能
[0035]
[0036] 本发明大量试验结果表明，金相组织对产品力学性能至关重要，本发明的金相组 织形态、组成和尺寸直接决定了产品的低溫冲击初性、低溫落键性能、强度性能和直缝埋弧 焊性能。
[0037] 本发明通过控制钢板化学成分和生产工艺，获得良好的金相组织，使钢材具有优 良的低溫初性，并且解决了管线钢的焊接问题，可实现工程化应用。
【主权项】
1. 一种LNG输气干线用低温管线钢，其特征在于，其中，化学成份重量百分比为:C: 0.03 ~0.08wt%，Nb:0.05~0.08wt%，Si:0.15~0.30wt%，Μη:1·40~1.65wt%，Alt:0.01 ~ 0.05wt%，P: <0.015wt%，S: < 0.004wt%，Ti:0.008~0.020wt%，Ni:0.21 ~0.35wt%， Cr:0.15~0.25wt%，余量为Fe和不可避免杂质元素。2. 根据权利要求1所述的低温管线钢，其特征在于，钢板横向一30°C夏比冲击功达到 360~460J，钢板横向25°C落锤剪切面积达到85~100 %，直缝埋弧焊一 20°C焊缝和热影响 区夏比冲击功达到160~260J。3. -种权利要求1所述的低温管线钢的制备方法，其特征在于，具体步骤及参数如下： 1) 在100~300吨转炉上冶炼，然后连铸成厚度250~400mm的钢坯； 2) 钢坯经过1140~1200 °C的再加热，然后在4300~5500mm生产线上进行控乳控冷； 3) 通过JCOE或UOE扩径焊管生产线制管，内外焊采用直缝埋弧自动焊工艺进行焊接。4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2)中的钢板分两阶段控 车L，第一阶段终乳温度为960~10HTC，然后进行待温，待温厚度为成品钢板厚度的2~4倍， 第二阶段开乳温度为840~880°C，终乳温度控制在810~840 °C范围。5. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2)中的钢板热乳后进行加 速冷却，开冷温度为770~800°C，终冷温度为430~500°C，冷却速度为15~25°C/s;获得细 小的准多边形铁素体和少量粒状贝氏体组织，在此基体上分布着1~5%比例的铌钛复合析 出物，析出物尺寸为40~60nm〇6. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤3)中的自动焊接电压为36 ~42V，电流为550~1050A，焊接速度为1.50~1.70m/min，焊接线能量为42~45KJ/mm。
【文档编号】C22C38/02GK105861937SQ201610201680
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】李少坡, 丁文华, 谌铁强, 李群, 张海, 李战军, 马长文, 白学军, 李飞, 王立峰, 周德光
【申请人】首钢总公司