本发明涉及一种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管及其制造方法。
背景技术：
：目前，现有技术的无缝集输管线管，在抗腐蚀性能方面，主要为抗H2S腐蚀的酸性管线管，或兼具较低的抗CO2腐蚀性能，为了达到抗腐蚀性能添加合金元素，导致焊接性能降低，并且成本增加；其次，在获得较高强度的同时，不能保证同时具有较高的冲击韧性，特别是低温冲击韧性。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管，它具有较高的强度，优良的焊接性能，良好的冲击性能等综合力学性能，且具有良好的抗CO2腐蚀性能，可在矿化度高，含有CO2和少量H2S的环境下使用。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管，其特征在于它含有的组分及组分质量百分比如下：C：0.01％～0.15％；Si：0.15％～0.35％；Mn：0.45％～0.55％；Cr：4.8％～5.2％；Cu：0.20％～0.25％；Ni：0.15％～0.20％；Al：0.02％～0.04％；P：0≤P≤0.020％；S：0≤S≤0.01％；其余为Fe和不可避免的杂质，总计100％。本发明还提供了一种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管的制造方法，该方法的步骤如下：(a)按照各组分和各组分的质量百分比配比通过转炉冶炼，并将转炉冶炼后的钢水进行连铸连轧成管坯；(b)管坯进行剥皮处理，按照工艺要求进行管坯分段及冷定心；(c)在CPE机组上进行无缝钢管的轧制，步骤如下：(c1)管坯在环形炉中加热到1200℃～1220℃；(c2)出炉后再在三辊穿孔机上轧成毛管；(c3)再进行穿芯棒和缩口，经过顶管机组轧成荒管，将荒管坯底热锯切，再在加热炉中加热到920℃～960℃后，经过除磷再经过张减机轧成最终尺寸要求，得到管线管半产品；(d)管线管半产品再在900℃～960℃温度下进行正火后，在660℃～710℃温度下进行回火，得到成品。在本发明中，C是钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但是提高碳含量会降低钢的韧性和焊接性，并且碳含量的降低能提高钢的抗CO2腐蚀性，因此本发明将碳含量控制在0.01％～0.15％；Si是有效的脱氧剂，加入Si对提高钢种的强度有益，但大量加入会降低韧性和耐蚀性，所以将其含量限制在0.15～0.35％范围内；Mn具有很强的脱氧能力，能大幅提高钢种的强度和韧性，但是过多的Mn也会降低钢种的韧性，因此将其含量限制在0.45～0.55％；Cr是对提高抗CO2蚀性能最为经济和有效的元素，随着Cr含量的增加，钢种的抗CO2腐蚀性能成倍增加，为了达到一定的抗CO2腐蚀性能同时控制材料的成本，将其含量限制在4.8～5.2％；Cu是有助于提高钢种的抗腐蚀性能，但是含量过高时会降低钢种的机械性能，因此本发明中将Cu含量控制在0.20～0.25％；Ni是提升钢种抗腐蚀性能的有效元素，但是其含量过高，会大幅增加合金成本，因此本发明中将Ni含量控制在0.15～0.20％；Al的含量低于0.005％时不能达到脱氧效果，但含量过高时易导致夹杂物增多，降低韧性和加工性能，因此将其含量控制在0.02～0.04％。采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：1)通过合理的合金元素配比，合金成本低，并且具有优良的焊接性能；2)超低碳设计，并添加了质量百分比为4.8～5.2％的Cr，显著提高了抗CO2腐蚀性能；3)通过不同温度的热处理工艺，可以达到80Ksi的力学性能，且具较高的低温冲击韧性，强度达到550MPa时，-30℃温度下的冲击韧性可达213J。具体实施方式为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。实施例一一种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管，它的组分和各组分的质量百分比如下：C：0.01％；Si：0.35％；Mn：0.45％；Cr：5.0％；Cu：0.22％；Ni：0.18％；Al：0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质，总计100％。该种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管的制造方法的步骤如下：(a)按照各组分和各组分的质量百分比配比通过转炉冶炼，并将转炉冶炼后的钢水进行连铸连轧成管坯；(b)管坯进行剥皮处理，按照工艺要求进行管坯分段及冷定心；(c)在CPE机组上进行无缝钢管的轧制，步骤如下：(c1)管坯在环形炉中加热到1250℃左右；(c2)出炉后再在三辊穿孔机上轧成毛管；(c3)再进行穿芯棒和缩口，经过顶管机组轧成荒管，将荒管坯底热锯切，再在加热炉中加热到925℃左右后，经过高压水除磷再经过张减机轧成最终尺寸要求，得到管线管半产品；(d)管线管半产品再在910℃左右的温度下进行正火后，在670℃左右的温度下进行回火，得到成品。实施例二一种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管，它的组分和各组分的质量百分比如下：C：0.15％；Si：0.22％；Mn：0.45％；Cr：5.0％；Cu：0.25％；Ni：0.15％；Al：0.02％；其余为Fe和不可避免的杂质，总计100％。该种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管的制造方法的步骤如下：(a)按照各组分和各组分的质量百分比配比通过转炉冶炼，并将转炉冶炼后的钢水进行连铸连轧成管坯；(b)管坯进行剥皮处理，按照工艺要求进行管坯分段及冷定心；(c)在CPE机组上进行无缝钢管的轧制，步骤如下：(c1)管坯在环形炉中加热到1210℃左右；(c2)出炉后再在三辊穿孔机上轧成毛管；(c3)再进行穿芯棒和缩口，经过顶管机组轧成荒管，将荒管坯底热锯切，再在加热炉中加热到950℃左右后，经过高压水除磷再经过张减机轧成最终尺寸要求，得到管线管半产品；(d)管线管半产品再在950℃左右的温度下进行正火后，在700℃左右的温度下进行回火，得到成品；实施例三一种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管，它的组分和各组分的质量百分比如下：C：0.04％；Si：0.15％；Mn：0.48％；Cr：4.95％；Cu：0.2％；Ni：0.20％；Al：0.03％；P：0.01％；S：0.005％；其余为Fe和不可避免的杂质，总计100％。该种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管的制造方法的步骤如下：(a)按照各组分和各组分的质量百分比配比通过转炉冶炼，并将转炉冶炼后的钢水进行连铸连轧成管坯；(b)管坯进行剥皮处理，按照工艺要求进行管坯分段及冷定心；(c)在CPE机组上进行无缝钢管的轧制，步骤如下：(c1)管坯在环形炉中加热到1210℃左右；(c2)出炉后再在三辊穿孔机上轧成毛管；(c3)再进行穿芯棒和缩口，经过顶管机组轧成荒管，将荒管坯底热锯切，再在加热炉中加热到940℃左右后，经过高压水除磷再经过张减机轧成最终尺寸要求，得到管线管半产品；(d)管线管半产品再在930℃左右的温度下进行正火后，在690℃左右的温度下进行回火，得到成品；实施例四一种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管，它的组分和各组分的质量百分比如下：C：0.08％；Si：0.25％；Mn：0.53％；Cr：5.1％；Cu：0.20％；Ni：0.19％；Al：0.04％；P：0.02％；S：0.01％；其余为Fe和不可避免的杂质，总计100％。该种高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管的制造方法的步骤如下：(a)按照各组分和各组分的质量百分比配比通过转炉冶炼，并将转炉冶炼后的钢水进行连铸连轧成管坯；(b)管坯进行剥皮处理，按照工艺要求进行管坯分段及冷定心；(c)在CPE机组上进行无缝钢管的轧制，步骤如下：(c1)管坯在环形炉中加热到1200℃～1220℃；(c2)出炉后再在三辊穿孔机上轧成毛管；(c3)再进行穿芯棒和缩口，经过顶管机组轧成荒管，将荒管坯底热锯切，再在加热炉中加热到920℃～960℃后，经过高压水除磷再经过张减机轧成最终尺寸要求，得到管线管半产品；(d)管线管半产品再在900℃～960℃温度下进行正火后，在660℃～710℃温度下进行回火，得到成品；比较例一C：0.19％；Si：0.28％；Mn：0.61％；Ni：0.10％；Cr：0.02％；Mo：0.08％；Al：0.03％；其余为Fe和不可避免的杂质，总计100％。该种无缝集输管线管的制造方法的步骤如下：(a)按照各组分和各组分的质量百分比配比通过转炉冶炼，并将转炉冶炼后的钢水进行连铸连轧成管坯；(b)管坯进行剥皮处理，按照工艺要求进行管坯分段及冷定心；(c)在CPE机组上进行无缝钢管的轧制，步骤如下：(c1)管坯在环形炉中加热到1200℃～1220℃；(c2)出炉后再在三辊穿孔机上轧成毛管；(c3)再进行穿芯棒和缩口，经过顶管机组轧成荒管，将荒管坯底热锯切，再在加热炉中加热到920℃～960℃后，经过高压水除磷再经过张减机轧成最终尺寸要求，得到管线管半产品；(d)管线管半产品再在900℃～960℃温度下进行正火后，在660℃～710℃温度下进行回火，得到成品；比较例二C：0.30％；Si：0.24％；Mn：0.53％；Ni：0.02％；Cr：0.97％；Mo：0.21％；其余为Fe和不可避免的杂质，总计100％。该种无缝集输管线管的制造方法的步骤如下：(a)按照各组分和各组分的质量百分比配比通过转炉冶炼，并将转炉冶炼后的钢水进行连铸连轧成管坯；(b)管坯进行剥皮处理，按照工艺要求进行管坯分段及冷定心；(c)在CPE机组上进行无缝钢管的轧制，步骤如下：(c1)管坯在环形炉中加热到1200℃～1220℃；(c2)出炉后再在三辊穿孔机上轧成毛管；(c3)再进行穿芯棒和缩口，经过顶管机组轧成荒管，将荒管坯底热锯切，再在加热炉中加热到920℃～960℃后，经过高压水除磷再经过张减机轧成最终尺寸要求，得到管线管半产品；(d)管线管半产品再在900℃～960℃温度下进行正火后，在660℃～710℃温度下进行回火，得到成品；以上四种实施例和两种比较例的力学性能如下表：按照本发明的钢种模拟油田环境进行高温高压釜腐蚀实验结果如下：编号腐蚀量(mm/a)实施例一0.220实施例二0.286实施例三0.247实施例四0.370比较例一1.867比较例二1.106其中，实验条件如下：由以上四个实施例和二个比较例的对比发现，本发明的高强韧性80Ksi以下抗CO2腐蚀无缝集输管线管，它具有较高的强度，优良的焊接性能，良好的冲击性能等综合力学性能，强度达到550MPa时，-30℃温度下的冲击韧性可达213J，且具有良好的抗CO2腐蚀性能，可在矿化度高，含有CO2和少量H2S的环境下使用。以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3