一种高寒地区用k65控轧钢板、直缝埋弧焊管及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高寒地区用K65控乳钢板、直缝埋弧焊管及其制造方法，属于埋 弧焊管制造技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着油气资源勘探开发向边远地区发展，高寒地区输送管线的建设成为热点。过 去，高寒地区的油气管道一直采取大口径、低压力的技术路线，最高输送压力低于9. 8MPa， 主要采用K60级钢管。近年来，由于国际油气管道技术发展取得的重大进展，这类地区油气 管道建设也在向更高压力、更大输送量发展，单管输气量将达到450-500亿m 3/a(立方米/ 年）的水平，代表了高寒地区油气输送管道发展的方向。由于这些管道均为大输量长输管 道，同时具有钢管强度高、壁厚大、低温韧性要求高的特点，对板材的成分设计和冶炼乳制 工艺均提出了很高的要求，对钢管的成型、焊接和检验也是严峻的挑战。具体表现在：
[0003] 严格的低温冲击韧性性能要求：为了确保钢管在极地或高寒地区的安全使用，要 求钢板的DWTT试验（落锤撕裂试验）温度为-35°C，剪切面积的平均最低要求为85%，单 个最小值要求为70%;焊缝及热区的CVN试验（夏比冲击试验）温度为-40°C，吸收能量3 个试样的平均值最低要求为60J，单个最小值要求为50J。
[0004] 在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：现有技术 中的钢管母材以及钢管焊缝、热区在低温下的性能达不到要求，使得钢管不能在高寒地区 使用。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于，本发明提供一种高寒地区用K65控乳钢板、直 缝埋弧焊管及其制造方法，所得K65控乳钢板以及K65钢直缝埋弧焊管焊缝、热区的低温冲 击韧性、DWTT性能均达到了在高寒地区使用的要求。
[0006] 具体而言，包括以下的技术方案：
[0007] 本发明第一方面提供了一种高寒地区用K65控乳钢板，所述K65控乳钢板各 组分质量百分比为：C 0.04-0. 08 %、Mn 1.50-1. 75 %、Si 0.20-0. 35 %、S 彡 0.006 %、 P 彡 0.010 %、Ni 彡 0.23 %、Mo 彡 0.009 %、Ti 彡 0.020 %、A1 0.025-0.050 %、 Nb0.0 6-0. 09 %、N 彡 0.01 %、Cu 彡 0.25 %、Cr 0.10-0. 30 %、B 彡 0.0005 %， V+Nb+Ti0.0 85% -0. 224%，余量为 Fe ;其中 Ceq< 0. 43，Pcm< 0. 20 ;所述 K65 控乳钢板的 显微组织中贝氏体含量45-65 %，铁素体含量35-55 %。
[0008] 进一步地，所述K65控乳钢板各组分质量百分比为：C 0. 04-0. 06 %、 Mnl. 59-1. 66%、Si 0· 20-0. 24%、S 彡 0· 003%、P 彡 0· 010%、Ni 彡 0· 20%、M〇 彡 0· 008%、 Ti 彡 0.020 %、A1 0.036-0.042 %、Nb 0.06-0.09 %、N 彡 0.01 %、Cu 彡 0.25 %、 CrO. 218-0. 229%、B 彡 0· 0002%，V+Nb+Ti 0· 086-0. 222%，余量为 Fe ;其中 Ceq 彡 0· 41， Pcm < 0· 17〇
[0009] 进一步地，所述K65控乳钢板在-35 °C下的落锤撕裂试验中的剪切面积率为 75-95 % 〇
[0010] 本发明第二方面提供了一种本发明第一方面的K65控乳钢板的乳制方法，所述乳 制方法中：采用具有本发明第一方面所述的各组分质量百分比的钢坯，中间坯开乳温度为 880-950°C，所述钢板的终乳温度为Ar3温度以上60-70°C，钢板加速冷却强度12-20°C /s， 终冷温度为300-500 °C。
[0011] 本发明第三方面提供一种高寒地区用K65钢直缝埋弧焊管，所述K65钢直缝埋 弧焊管采用本发明第一方面的K65控乳钢板经过弯曲焊接后成型；所述K65钢直缝埋弧 焊管焊缝化学成分的质量百分比为：C 0.04-0. 08%、Μη 1.65-2. 0%、Si 0.25-0. 35%、 S 彡 0.01%、P 彡 0.015%、Ni 0.05-0. 35%、Mo 0.1-0. 20%、V 彡 0.06%、Ti 彡 0.025%、 A1 彡 0· 030%、Nb 彡 0· 06%、N 彡 0· 010%、Cu 彡 0· 20%、Cr 彡 0· 20%、B 彡 0· 0015%，余 量为铁；其中，Ceq 0. 40-0. 45, Pcm彡0. 22 ;所述焊缝显微组织中铁素体含量大于85%。
[0012] 本发明第四方面提供一种本发明第三方面的K65钢直缝埋弧焊管的制造方法，以 本发明第一方面的K65控乳钢板为母材；所述制造方法包括以下步骤：铣边、预弯边、JC0成 型、预焊、内焊、外焊、第一次超声波检查、第一次X射线检查、机械扩径、水压试验、倒棱、坡 口加工、第二次超声波检查、第二次X射线检查、管端磁粉检查和外观质量检查。
[0013] 具体地，所述铣边步骤中，上坡口高度为8. 0-8. 5mm，钝边厚度为9. 0-9. 5mm。
[0014] 具体地，所述JC0成型步骤中，压制道次为27道，每次压下量为580-590mm。
[0015] 具体地，所述内焊步骤中，采用四丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊 接，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流；钢管焊接工艺参数为：第一丝电流I = 1000-1100A，电压 U = 32-36V ;第二丝电流 I = 900-1000A，电压 U = 30-35V ;第三丝电流 I = 700-800A，电压 U = 35-40V ;第四丝电流 I = 600-700A，电压 U = 40-44V ;焊丝间距 d =30_35mm，焊接速度 V = 110_150cm/min，线能量为 45_56KJ/cm。
[0016] 具体地，所述外焊步骤中，采用四丝埋弧自动焊在钢管外侧焊接坡口进行焊 接，第一丝采用直流反接，第二至四丝为交流；钢管焊接工艺参数为：第一丝电流I = 1100-1200A，电压 U = 32-36V ;第二丝电流 I = 900-1000A，电压 U = 30-35V ;第三丝电流 I = 700-800A，电压 U = 35-40V ;第四丝电流 I = 600-700A，电压 U = 40-44V ;焊丝间距 d =30_35mm，焊接速度 V = 110_150cm/min，线能量为 55_60KJ/cm。
[0017] 本发明的有益效果是：
[0018] (1)、通过对K65控乳钢板合金成分进行控制以及通过优化乳制工艺参数控制显 微组织结构，使钢板具有较好的低温冲击韧性和低温DWTT性能。
[0019] (2)、通过合理设计坡口尺寸，有效解决焊接二次热循环晶粒粗大，导致热区韧性 变差的问题，保证热区的低温冲击韧性。
[0020] (3)、通过合理设定焊接工艺中各丝电流、电压、角度、焊丝间距及焊接速度，使焊 缝获得合适熔透深度和良好的性能。焊缝最终获得以针状铁素体为主的、具有良好强韧性 的组织，解决了钢管在焊接过程中局部受热导致强韧性降低的问题。
[0021] 本发明的技术方案适用于制造直径<p=l422mm、壁厚为23-27. 7mm的高寒地区 用K65钢直缝埋弧焊管。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例4所得直缝埋弧焊管焊缝粗晶区显微组织照片；
[0023] 图2为本发明实施例4所得直缝埋弧焊管焊缝细晶区显微组织照片。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细 描述。
[0025] 本发明第一方面提供了一种高寒地区用K65控乳钢板，所述K65控乳钢板各 组分质量百分比为：C 0.04-0. 08 %、Mn 1.50-1. 75 %、Si 0.20-0. 35 %、S 彡 0.006 %、 P 彡 0.010 %、Ni 彡 0.23 %、Mo 彡 0.009 %、Ti 彡 0.020 %、A1 0.025-0.050 %、 Nb0.0 6-0. 09 %、N 彡 0.01 %、Cu 彡 0.25 %、Cr 0.10-0. 30 %、B 彡 0.0005 %， V+Nb+Ti0.0 85% -0· 224%，余量为Fe ;其中Ceq < 0· 43(Ceq为碳当量，计算公式为Ceq = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,式中元素符号表示元素含量），Pcm < 0· 20 (Pcm为焊接 裂纹敏感性指数，计算公式为C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B，式中元素 符号表示元素含量）。所述K65控乳钢板的显微组织中贝氏体含量45-65%，铁素体含量 35-55 % 〇
[0026] 在上述的K65控乳钢板中，各组分质量百分比优选：C 0. 04-0. 06 %、 Mnl. 59-1. 66%、Si 0· 20-0. 24%、S 彡 0· 003%、P 彡 0· 010%、Ni 彡 0· 20%、M〇 彡 0· 008%、 Ti 彡 0.020 %、A1 0.036-0.042 %、Nb 0.06-0.09 %、N 彡 0.01 %、Cu 彡 0.25 %、 CrO. 218-0. 229%、B 彡 0· 0002%，V+Nb+Ti 0· 086-0. 222%，余量为 Fe ;其中 Ceq 彡 0· 41， Pcm < 0· 17〇
[0027] 由本领域的技术常识可知，控乳钢板中各元素的含量以及其显微组织中贝氏体及 铁素体比例对最终所得控乳钢板的性能有重要的影响。上述的K65控乳钢板要用于制造可 以在高寒地区使用的直缝埋弧焊管，因此对于其低温DWTT性能有较高的要求。由于按照 现有技术中常用的控乳钢板各组分含量得到的钢板的低温DWTT性能不能满足在高寒地区 使用的要求，因此发明人对K65控乳钢板中各元素的含量进行了调整，特别是C、Ni、Mo、Nb 的含量与本领域现有技术常识相比差