一种x70级管线钢弯管的热处理工艺方法
【专利摘要】一种X70级管线钢弯管的热处理工艺方法，其方法包括：1、X70级管线钢弯管成分的选用；2、热处理技术的确定；3、淬火工艺；4、回火工艺；5、按照本发明的热处理工艺方法，可以获得综合力学性能优异的X70级管线钢弯管；该X70级管线钢弯管具有硬度大（≥HB210），屈服强度强（≥590MPa），抗拉强度强（≥705MPa），屈强比低（≤0.84），延伸率好（≥23%）及冲击吸收功高（≥280J）等优异的力学性能。
【专利说明】一种乂70级管线钢弯管的热处理工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种乂70级管线钢弯管的热处理工艺方法。
【背景技术】
[0002]我国石油及天然气输送管道通常要求高钢级、大口径及高压力的管线钢，而长输管道的建设必然需要大量与干线管力学性能相匹配的弯管。该弯管是长输管道中服役条件最为苛刻的结构件之一，失效事故在整个管道事故中的比例也是最高。弯管随着国内外输送管道距离的增加、钢管壁厚的增大以及管道压力的提高，乂60和乂65级管线钢弯管已经不能满足其力学性能的要求。
[0003]西气东输工程在国内首次选用乂70级管线钢，它也是目前我国选用最多的弯管材料之一。但是，在已使用的管线钢弯管中，与乂70级管线钢有关的弯管失效事故率较高，乂70级管线钢弯管的制造工艺及性能仍不成熟。
[0004]目前，乂70级管线钢弯管的热处理技术主要缺陷是:淬火加热通常采用一次性加热至淬火温度，夂70级管线钢弯管组织不均匀，热应力较大；而且冷却方式为油冷，工程成本高、环境污染大，并存在一定的安全隐患，这就需要进一步改进乂70级管线钢弯管的热处理工艺以提高其强韧性能配合，保证工程的安全性、可靠性和经济性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种乂70级管线钢弯管的热处理工艺方法。该方法不仅可以完全克服乂70级管线钢由于热煨弯管而导致力学性能的下降，保证了乂70级管线钢弯管硬度大、屈服强度强、抗拉强度强、屈强比低、延伸率好及冲击吸收功高等优异的力学性能，其指标甚至超过了未热煨弯管前母材的综合力学性能；而且，该热处理工艺的淬火步骤中采用逐级加热的方式，有效减小了乂70级管线钢弯管的热应力，同时淬火冷却采用水冷的方式，回火冷却采用直接出炉空冷的方式，此方法简单易操作，降低了生产成本，改善了环境污染，减少了安全隐患，并具有良好的稳定性和可重复性。
[0006]为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案是:一种乂70级管线钢弯管的热处理工艺方法依次包括:
1.乂70级管线钢弯管成分的选用:选用一种以低碳一锰一钥系为基础，适量添加其他合金元素的乂70级管线钢弯管，具体成分是碳的质量分数为0.05%，硅的质量分数为0.19%，猛的质量分数为1.54%，磷的质量分数为0.009%，硫的质量分数为0.001%，铜的质量分数为0.23%，镍的质量分数为0.2%，铌的质量分数为0.07%，钒的质量分数为0.03%，铬的质量分数为0.2%，钛的质量分数为0.02%，钙的质量分数为0.0014%，铝的质量分数为0.03%，钥的质量分数为0.19%，硼的质量分数为0.0001%，氧的质量分数为0.0028%，氢的质量分数为
0.0004%，氮的质量分数为0.007% ；同时乂70级管线钢弯管的碳当量为0.42%，冷裂纹敏感系数为0.12%。
[0007]2.热处理技术的确定:确定调质处理即淬火及高温回火作为乂70级管线钢弯管的热处理技术。
[0008]3.淬火工艺:采用在箱式电阻炉中进行，其额定功率为45千瓦，最高使用温度为1050摄氏度，控制温差为±5摄氏度；装炉时将乂70级管线钢弯管放置于炉内中央位置，并尽量均匀分布放置；将乂70级管线钢弯管随炉升温至350摄氏度后保温10分钟，然后升温至650摄氏度后保温10分钟，最后在890-920摄氏度保温26分钟，随后出炉进行水冷却至室温。
[0009]4.回火工艺:采用在井式电阻炉中进行，其内置风扇，额定功率为32千瓦，最高使用温度为650摄氏度，控制温差为±5摄氏度；装炉时将乂70级管线钢弯管放置于炉内中央位置，并尽量均匀分布放置；将夂70级管线钢弯管随炉升温至590-620摄氏度，保温60分钟后，出炉进行空冷至室温。
[0010]5.按照本发明的热处理工艺方法，可以获得综合力学性能优异的乂70级管线钢弯管。该夂70级管线钢弯管具有硬度大0 118210),屈服强度强^ 5901？。，抗拉强度强(彡705^^),屈强比低(彡0.84),延伸率好(彡23%)及冲击吸收功高(彡2801)等优异的力学性能。
[0011]同现有热处理工艺方法相比，本发明使乂70级管线钢弯管的力学性能提高地更显著，热处理后乂70级管线钢完全克服了由于热煨弯管而导致力学性能的下降，具有硬度大、屈服强度强、抗拉强度强、屈强比低、延伸率好及冲击吸收功高等优异的力学性能，其性能指标超过了未热煨弯管前母材的综合力学性能。热处理工艺的淬火步骤中采用逐级加热的方式，有效减小了乂70级管线钢弯管的热应力，同时淬火冷却采用水冷的方式，回火冷却采用直接出炉空冷的方式，降低了生产成本，改善了环境污染，减少了安全隐患，并具有良好的稳定性和可重复性，主要应用于石油及天然气输送管道中的弯管。
【具体实施方式】
[0012]实施例1
1.乂70级管线钢弯管成分的选用:选用一种以低碳一锰一钥系为基础，适量添加其他合金元素的乂70级管线钢弯管，具体成分是碳的质量分数为0.05%，硅的质量分数为0.19%，猛的质量分数为1.54%，磷的质量分数为0.009%，硫的质量分数为0.001%，铜的质量分数为0.23%，镍的质量分数为0.2%，铌的质量分数为0.07%，钒的质量分数为0.03%，铬的质量分数为0.2%，钛的质量分数为0.02%，钙的质量分数为0.0014%，铝的质量分数为0.03%，钥的质量分数为0.19%，硼的质量分数为0.0001%，氧的质量分数为0.0028%，氢的质量分数为
0.0004%，氮的质量分数为0.007% ；同时乂70级管线钢弯管的碳当量为0.42%，冷裂纹敏感系数为0.12%。
[0013]2.热处理技术的确定:确定调质处理即淬火及高温回火作为乂70级管线钢弯管的热处理技术。
[0014]3.淬火工艺:采用在箱式电阻炉中进行，其额定功率为45千瓦，最高使用温度为1050摄氏度，控制温差为±5摄氏度；装炉时将乂70级管线钢弯管放置于炉内中央位置，必须平稳放置，并尽量均匀分布放置；将乂70级管线钢弯管随炉升温至350摄氏度后保温10分钟，然后升温至650摄氏度后保温10分钟，最后在890摄氏度保温26分钟，随后出炉进行水冷却至室温。
[0015]4.回火工艺:采用在井式电阻炉中进行，其内置风扇，额定功率为32千瓦，最高使用温度为650摄氏度，控制温差为±5摄氏度；装炉时将乂70级管线钢弯管放置于炉内中央位置，并尽量均匀分布放置；将夂70级管线钢弯管随炉升温至590摄氏度，保温60分钟后，出炉进行空冷至室温。
[0016]5.对上述热处理工艺方法后的乂70级管线钢弯管进行力学性能测试，该乂70级管线钢弯管硬度达到布氏230牛顿每平方毫米，屈服强度达到595兆帕，抗拉强度达到725兆帕，屈强比达到0.82，延伸率达到28%，冲击吸收功达到300焦耳，其具有优异的综合力学性能。
[0017]实施例2
1.乂70级管线钢弯管成分的选用:选用一种以低碳一锰一钥系为基础，适量添加其他合金元素的乂70级管线钢弯管，具体成分是碳的质量分数为0.05%，硅的质量分数为0.19%，猛的质量分数为1.54%，磷的质量分数为0.009%，硫的质量分数为0.001%，铜的质量分数为0.23%，镍的质量分数为0.2%，铌的质量分数为0.07%，钒的质量分数为0.03%，铬的质量分数为0.2%，钛的质量分数为0.02%，钙的质量分数为0.0014%，铝的质量分数为0.03%，钥的质量分数为0.19%，硼的质量分数为0.0001%，氧的质量分数为0.0028%，氢的质量分数为0.0004%，氮的质量分数为0.007% ；同时乂70级管线钢弯管的碳当量为0.42%，冷裂纹敏感系数为0.12%。
[0018]2.热处理技术的确定:确定调质处理即淬火及高温回火作为乂70级管线钢弯管的热处理技术。
[0019]3.淬火工艺:采用在箱式电阻炉中进行，其额定功率为45千瓦，最高使用温度为1050摄氏度，控制温差为±5摄氏度；装炉时将乂70级管线钢弯管放置于炉内中央位置，必须平稳放置并尽量均匀分布放置；将乂70级管线钢弯管随炉升温至350摄氏度后保温10分钟，然后升温至650摄氏度后保温10分钟，最后在920摄氏度保温26分钟，随后出炉进行水冷却至室温。
[0020]4.回火工艺:采用在井式电阻炉中进行，其内置风扇，额定功率为32千瓦，最高使用温度为650摄氏度，控制温差为±5摄氏度；装炉时将乂70级管线钢弯管放置于炉内中央位置，并尽量均匀分布放置；将夂70级管线钢弯管随炉升温至620摄氏度，保温60分钟后，出炉进行空冷至室温。
[0021]5.对上述热处理工艺方法后的乂70级管线钢弯管进行力学性能测试，该乂70级管线钢弯管硬度达到布氏230牛顿每平方毫米，屈服强度达到600兆帕，抗拉强度达到715兆帕，屈强比达到0.84，延伸率达到25%，冲击吸收功达到290焦耳，其具有优异的综合力学性倉泛。
【权利要求】
1.一种X70级管线钢弯管的热处理工艺方法，其特征是:其热处理工艺方法依次包括:(I)、X70级管线钢弯管成分的选用:选用一种以低碳一锰一钥系为基础，适量添加其他合金元素的X70级管线钢弯管，具体成分是碳的质量分数为0.05%，硅的质量分数为0.19%，猛的质量分数为1.54%,磷的质量分数为0.009%,硫的质量分数为0.001%,铜的质量分数为0.23%，镍的质量分数为0.2%，铌的质量分数为0.07%，钒的质量分数为0.03%，铬的质量分数为0.2%，钛的质量分数为0.02%，钙的质量分数为0.0014%，铝的质量分数为0.03%，钥的质量分数为0.19%，硼的质量分数为0.0001%，氧的质量分数为0.0028%，氢的质量分数为.0.0004%，氮的质量分数为0.007% ;同时X70级管线钢弯管的碳当量为0.42%，冷裂纹敏感系数为0.12% ; (2)、热处理技术的确定:确定调质处理即淬火及高温回火作为X70级管线钢弯管的热处理技术；(3)、淬火工艺:采用在箱式电阻炉中进行，其额定功率为45千瓦，最高使用温度为1050摄氏度，控制温差为±5摄氏度；装炉时将X70级管线钢弯管放置于炉内中央位置，并尽量均匀分布放置；将X70级管线钢弯管随炉升温至350摄氏度后保温10分钟，然后升温至650摄氏度后保温10分钟，最后在890-920摄氏度保温26分钟，随后出炉进行水冷却至室温；(4)、回火工艺:采用在井式电阻炉中进行，其内置风扇，额定功率为32千瓦，最高使用温度为650摄氏度，控制温差为±5摄氏度；装炉时将X70级管线钢弯管放置于炉内中央位置，并尽量均匀分布放置；将乂70级管线钢弯管随炉升温至590-620摄氏度，保温60分钟后，出炉进行空冷至室温；(5)、按照本发明的热处理工艺方法，可以获得综合力学性能优异的X70级管线钢弯管。
【文档编号】C22C38/58GK104313286SQ201410487041
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】赵时璐, 张钧, 王建明, 张震, 王双红, 张正贵 申请人:沈阳大学