一种含稀土耐湿H₂S腐蚀L450QS管线用无缝钢管及其生产方法

专利名称：一种含稀土耐湿H₂S腐蚀L450QS管线用无缝钢管及其生产方法
技术领域：
:本发明属于黑色金属冶炼及金属压力加工领域，涉及一种含稀土耐湿H2S腐蚀L450QS管线用无缝钢管及其生产方法。
背景技术：
:管道运输因其具有经济高效，不间断和无污染等特点而得到广泛应用，为了实现管线的长距运输，需要高钢级管线管，由于我国油气资源中部分存在水和H2S气体，这对输送管道带来严重的腐蚀问题，而且难以预测。低温湿硫化氢腐蚀主要有应力腐蚀(SSC)和氢致开裂(HIC)两种破坏型式。这两种破坏型式在石油天然气输送管道中均产生过严重的事故，而耐湿H2S腐蚀与高钢级相互矛盾。为此，国内外相继开发了抗湿H2S腐蚀L450QS高钢级管线管，这些材料的应用有效的防止了湿硫化氢腐蚀的产生和破坏。经检索，中国发明专利“一种超低碳高韧性抗硫化氢用输气管线钢”(专利申请号:CN 1351189A)，其存在以下问题和缺点:杂质元素Cu (重量％≤ 0.20%)含量高。这是以废钢为原料用电炉生产工艺所无法克服的不足，由于Cu元素的熔点低，这会给冶炼、轧制过程造成一定的难度
发明内容
:本发明的目的是提供一种杂质元素含量低、冲击韧性高、晶粒细小、耐湿H2S应力腐蚀性能高的含稀土耐湿H2S腐蚀L450QS管线用无缝钢管及其生产方法。本发明的无缝钢管是这样实现的:以重量百分比90%的高炉铁水与10%的优质废钢作为原料；管坯的化学成分按重量百分比分别为:c 0.06-0.12 ；Si 0.10-0.30 ；Mn 0.80-1.10 ；P ( 0.015 ；S ( 0.005 ；Cr 0.10-0.30 ；Mo 0.10-0.15 ；V 0.03-0.09 ；Ti 0.01-0.03 ；A1 0.01-0.04 ;稀土元素 RE0.0005-0.0100 ；Cu ( 0.10，余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素；产品的力学性能:屈服强度550 600 MPa、残余应力≤30MPa、冲击值≥200 J/cm2,晶粒度≥8.5级；SSC性能:恒定应力为0.8 Rt0 5=388MPa,经过H2S饱和溶液(A溶液)浸泡、连续720小时试样不断裂；HIC 性能:CSR=O, CLR=O, CTR=O。所述RE为Ce与La的混合稀土金属，其重量百分比为:Ce 67%、La 33%。本发明的无缝钢管的生产方法如下:首先对上述高炉铁水进行预处理，然后与上述优质废钢一同加入顶底复吹转炉进行冶炼，再将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼,精炼完成后进入VD工位进行真空脱气处理，再进行圆坯连铸，并将连铸坯切割成管坯，然后对连铸管坯进行加热，对加热好的管还进行穿孔和连轧使其成为连轧管，对轧管进行定张减径后送入冷床冷却，然后实施锯切，对切好的套管进行热处理，然后进行矫直，最后经探伤检测，合格者经倒棱加工后即为管线管成品。
其工艺流程简述为:铁水预处理一顶底复吹转炉冶炼一LF炉精炼一VD真空处理—圆还连铸一切割一管还加热一穿孔一连轧一定(张减)径一冷却一锯切一热处理一矫直—探伤一倒棱。连铸圆管坯的生产过程如下所述:1、将高炉铁水经预处理，使得铁水中的含S量(重量百分比)降低到0.010%以下。2、将预处理后的铁水兑入顶底复吹转炉，加入(重量百分比)10%优质废钢，采用单渣工艺冶炼，控制终渣碱度和终点目标，出钢过程中进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程必须挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入白灰块。3、在LF炉进行精练:精炼全过程按要求正常吹Ar，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热提温；根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作；采用造白渣操作。4、LF炉精炼结束后保持底部软吹Ar，按预定加入量喂入稀土丝。5、进行VD真空处理:真空度彡0.lOKPa，深真空时间彡13分钟。6、喂入定长硅钙丝，喂丝后进行8-10分钟吹Ar ;将经过VD真空处理后的钢水进行圆坯连铸，采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺；控制钢水过热度< 30°C，铸坯出二次冷却区域后进行矫直，然后切割为圆管坯。对管坯进行化学成分化验，管坯的化学成分应符合下述要求(重量百分比％):C 0.06-0.12 ；Si 0.10-0.30 ；Mn 0.80-1.10 ；P ( 0.015 ；S ( 0.005 ；Cr 0.10-0.30 ；Mo
0.10-0.15 ；V 0.03-0.09 ;Ti 0.01-0.03 ；A1 0.01-0.04 ;稀土元素 RE 0.0005-0.010 ；Cu
< 0.10 ;余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素。所述稀土元素RE为Ce、La的混合稀土金属，它们的重量百分比分别为:Ce 67%、
La 33%o加入稀土元素能够起到改善非金属夹杂物形态、强化晶界等作用，从而取得提高耐腐蚀性能和冲击韧性的效果。将成分化验合格及硫印不大于2.0级的连铸圆管坯进行制管，制管过程如下:将管坯放入加热炉进行加热，连续检查并控制好加热炉预热段、加热段、均热段等各段的温度，各段温度的控制范围见表I ;表I 环形加热炉各段温度控制(V )
权利要求
1.一种含稀土耐湿H2S腐蚀L450QS管线用无缝钢管，其特征是:以重量百分比90%的高炉铁水与10%的优质废钢作为原料；管坯的化学成分按重量百分比分别为:C 0.06-0.12 ；Si 0.10-0.30 ；Mn 0.80-1.10 ；P ( 0.015 ；S ( 0.005 ；Cr 0.10-0.30 ；Mo0.10-0.15 ；V 0.03-0.09 ;Ti 0.01-0.03 ；A1 0.01-0.04 ;稀土元素 RE 0.0005-0.0100 ；Cu ( 0.10，余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素；产品的力学性能:屈服强度550 600 MPa、残余应力彡30MPa、冲击值彡200 J/cm2，晶粒度彡8.5级；SSC性能:恒定应力为0.8 Rt0.5=388MPa,经过H2S饱和溶液(A溶液)浸泡、连续720小时试样不断裂；HIC性能:CSR=O, CLR=O, CTR=O。
2.根据权利要求1所述的含稀土耐湿H2S腐蚀L450QS管线用无缝钢管，其特征是:RE为Ce与La的混合稀土金属，其重量百分比为:Ce 67%、La 33%。
3.一种根据权利要求1或2所述的含稀土耐湿H2S腐蚀L450QS管线用无缝钢管的生产方法，其特征是:首先对上述高炉铁水进行预处理，使得铁水中S的重量百分比含量降低到0.010%以下；然后与上述优质废钢一同加入顶底复吹转炉进行冶炼，采用单渣工艺冶炼，控制终渣碱度和终点目标，出钢过程中进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程必须挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入白灰块；再将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼，精炼全过程按要求正常吹Ar，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热提温；根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作；采用造白渣操作；LF炉精炼结束后保持底部软吹Ar，按预定加入量喂入稀土丝；然进入VD工位进行真空脱气处理，真空度< 0.lOKPa，深真空时间彡13分钟，喂入定长硅钙丝，喂丝后进行8-10分钟吹Ar ;再进行圆坯连铸，采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺并控制钢水过热度< 30°C，铸坯出二次冷却区域后进行矫直，然后切割为圆管坯；然后对连铸管坯进行加热，对加热好的管坯进行穿孔和连轧使其成为连轧管，对轧管进行定张减径后送入冷床冷却，然后实施锯切，对切好的套管进行热处理，然后进行矫直，最后经探伤检测，合格者经倒棱加工后即为管线管成品。
4.根据权利要求3所述 的含稀土耐湿H2S腐蚀L450QS管线用无缝钢管的生产方法，其特征是:热处理采用调质处理工艺:880 930°C保温30 50min进行水淬，580 640°C保温60 80min进行空冷；回火后执行带温矫直，矫直温度彡480 V。
全文摘要
本发明涉及一种含稀土耐湿H2S腐蚀L450QS管线用无缝钢管及其生产方法。无缝钢管以重量百分比90%的高炉铁水与10%的优质废钢作为原料；管坯的化学成分按重量百分比分别为C 0.06-0.12；Si 0.10-0.30；Mn 0.80-1.10；P≤0.015；S≤0.005；Cr 0.10-0.30；Mo 0.10-0.15；V 0.03-0.09；Ti 0.01-0.03；Al 0.01-0.04；稀土元素RE 0.0005-0.0100；Cu≤0.10，余量为基体Fe和无法检测的微量杂质元素；产品的力学性能屈服强度550～600 MPa、残余应力≤30MPa、冲击值≥200 J/cm2，晶粒度≥8.5级；SSC性能恒定应力为0.8 Rt0.5=388MPa，经过H2S饱和溶液(A溶液)浸泡、连续720小时试样不断裂；HIC性能CSR=0，CLR=0，CTR=0。其优点是产品强韧性匹配高、晶粒细小、耐湿H2S腐蚀性能好。
文档编号C21D8/10GK103205648SQ20131014500
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者刘金, 丰小冬, 贺景春, 张行刚, 姜涛, 郝振宇, 姜海龙, 石晓霞, 马爱清 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司