【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于管材领域，具体涉及一种管线管及其制备方法。
技术介绍
1、管线管广泛应用于石油、天然气、化工、供水、供暖等多个工业领域。在石油和天然气行业，管线管主要用于输送原油、天然气等介质；在化工行业，则用于输送各种化工原料和产品；在供水和供暖领域，则用于输送水和蒸汽等介质。管线管服役的特殊性，意味着钢管常需服役于极低温度环境，要求具有优异的低温冲击韧性。管线管大多采用焊接方式相连接，材质一般采用低碳当量的微合金化钢材，保证可焊接性。常用的管线管钢级别为x52n，该类型的钢管虽然满足api 5l 46th标准中的最低要求，但是，该类型的钢管低温冲击韧性较低，冲击余量小，无法满足服役于极低温度环境的力学要求。此外，常规生产管线管一般经过熔炼、铸造管坯、穿孔、轧制、离线正火处理或在线常化，再经过减径后得到管线管。常规工艺存在离线正火或在线常化导致生产周期长、能耗高，无法有效降本提效。
技术实现思路
1、针对上述现有技术涉及的管线管韧低温性差、生产需要离线正火或在线常化的问题，本专利技术将提供一种管线管及其制备方法。
2、为实现上述目的，具体包括以下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供一种管线管，包括如下质量百分含量的化学成分：c0.08-0.12％、si 0.2-0.4％、mn 1.3-1.5％、p≤0.016％、s≤0.005％、cr≤0.08％、mo≤0.04％、ni≤0.03％、cu≤0.045％、v 0.03-0.08％、n 0.01-0.025％、
4、本专利技术当中，表示管线管的化学元素组成的含量“％”的含义是“质量百分含量”。
5、c为碳化物形成元素，作为提高钢材强度的重要元素，钢的强度随碳含量的增加而提高，但冲击韧性和延伸率则出现明显下降，并造成焊接热影响区韧性下降，因此，c含量控制在0.08％～0.16％范围内，既可以保持钢的强度和韧性，又不会对焊接性能产生不利的影响，管线管的可焊性高。
6、mn为奥氏体形成元素，既能提高钢管的强度，又能提高钢管的淬透性和降低淬火温度。但mn含量过高时，不仅会生产有害的mns，而且导致晶粒粗化、增加回火脆性的敏感性，不利于管线管这类无缝钢管的韧性。因此，将mn含量上限设为1.5％，但是为了确保材料强度，优选将mn含量的下限设为1.3％。
7、si能实现脱除钢中氧的作用，进而提高钢管的韧性，si含量过高使塑性降低，并且，si含量过高，会影响焊接性能。此外，si透热能力较差，加入较多的si，塑性差，钢坯轧制过程易出现内折、裂纹等轧制缺陷。因此，作为脱氧所需，将最低si含量设在0.2％，si含量的上限设为0.4％。
8、v在钢中容易和c、n形成极为稳定的碳化物和氮化物，而碳化钒和氮化钒在钢中通常以细小、弥散的形式存在，所以能够显著地细化钢的组织和晶粒，提高晶粒粗化温度，降低钢的过热敏感性，从而同时提高钢的强度和韧性，但是v价格昂贵，因此从经济性考虑，达到相应性能即可，尽量少添加v元素。
9、n的加入，对大多数钢种是有害的，但是在v钢中，其与v形成vn，在奥氏体中固溶度高，而在铁素体中固溶度小，钢从奥氏体向铁素体转变过程中，vn在钢中二次析出，防止晶粒长大，同时提高强度和韧性。n元素过少，加入的v元素固溶在铁素体基体中，起不到强化作用。因此，n元素的加入，可节约贵重的v金属。然而，若n量变得过量，则因固溶n的存在而使在焊接热影响区的韧性恶化，影响焊接性能。因此，本专利技术控制v含量为0.03-0.08％和n含量为0.01-0.025％，使得v和n实现良好的vn微合金化，达到同时提高强度和韧性的目的。
10、nb可以起到细化晶粒的效果，其与钢中的c、n形成碳化物和氮化物，抑制钢中奥氏体加热长大，但是其容易饱和，因此，nb含量设计为0.015-0.035％。若nb含量过高，多余部分以游离态存在，坯料轧制时，钢管外表容易出现裂纹、外折等。
11、ti属于细晶粒元素，在钢中形成ti(c、n)，钉扎奥氏体晶界，防止在高温下晶粒长大，其在钢中弥散分布，能起到阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒作用。ti在钢中固溶度低，加入微量即可起到细晶作用。此外，tin在连铸过程中高温析出，后续轧制加热也难以融入基体，tin颗粒能促进v(c，n)在较高温度和以较快的速率以复合析出的方式在tin颗粒上析出，起到形核作用。
12、此外，nb、v、ti能与钢中的c(碳)和n(氮)结合，形成碳化物、氮化物和碳氮化物。这些化合物在高温下溶解，在低温下析出，从而起到抑制晶粒长大和沉淀强化的作用。但是，nb、v、ti加入过量，会影响材料韧性，因此，控制v、nb和ti总的质量百分含量≤0.15％。
13、al是钢中良好的脱氧剂，能够与si配合脱除原料中的氧，并能够生成高度细碎的、超显微的氧化物，能够有效阻止钢加热时晶粒的长大，能够细化晶粒。由于al的脱氧效果饱和以及避免夹杂物以团状形式出现，但是在含cr钢中加入过量的al会使钢管表面形成一层更为致密的氧化铁皮，在高压水下不容易去除，因此，al含量的上限为0.03％。此外，al的加入过量，会与钢中的n形成aln，消耗大部分的氮，从而妨碍vn在奥氏体中的形成。
14、在c含量≤0.12％时，采用cepcm衡量评估碳当量，cepcm＝c+si/30+(mn+cu+cr)/20+(ni+mo)/60+v/100，其中，cepcm采用各元素的含量经过上述式子计算获得，其中式子当中的各元素代表对应的元素质量百分含量；当cepcm≤0.25％，管线管可以同时获得高的强度和韧性，而且焊接性能良好。当碳当量cepcm≥0.24％后，管线管焊接性能变差。因此，控制碳当量cepcm≤0.25％，进一步优选碳当量cepcm≤0.24％。
15、优选地，所述管线管包括如下质量百分含量的化学成分：c 0.09-0.11％、si0.31-0.35％、mn 1.39-1.45％、p≤0.016％、s≤0.005％、cr 0.05-0.07％、mo0.01-0.03％、ni0.01-0.02％、cu 0.03-0.04％、v 0.053-0.062％、n 0.015-0.022％、nb 0.019-0.03％、ti0.01-0.02％、al 0.02-0.03％，余量铁。
16、优选地，所述管线管的屈服强度为360-420mpa，抗拉强度为510-560mpa，延伸率为47-49％，屈强比为0.6-0.8，0℃下冲击值为240-300j，0℃下剪切比为90-95％，-20℃下冲击值为200-280j。
17、优选地，所述管线管中的晶粒度≥8.5级，即管线管中的晶粒达到工业上要求的极细晶粒等级。
18、本专利技术的管线管符合gb 9711-2017中的x52n要求，韧性好，冲击余量大，可焊性高，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种管线管，其特征在于，包括如下质量百分含量的化学成分：C0.08-0.12％、Si0.2-0.4％、Mn 1.3-1.5％、P≤0.016％、S≤0.005％、Cr≤0.08％、Mo≤0.04％、Ni≤0.03％、Cu≤0.045％、V 0.03-0.08％、N 0.01-0.025％、Nb0.015-0.035％、Ti 0.005-0.03％、Al 0.015-0.035％，余量铁；所述管线管的碳当量≤0.25％。
2.如权利要求1所述的管线管，其特征在于，包括如下质量百分含量的化学成分：C0.09-0.11％、Si 0.31-0.35％、Mn 1.39-1.45％、P≤0.016％、S≤0.005％、Cr 0.05-0.07％、Mo 0.01-0.03％、Ni 0.01-0.02％、Cu 0.03-0.04％、V 0.053-0.062％、N 0.015-0.022％、Nb 0.019-0.03％、Ti 0.01-0.02％、Al 0.02-0.03％，余量铁。
3.如权利要求1所述的管线管，其特征在于，所述管线管的屈服强度为360-420MPa
4.如权利要求1所述的管线管，其特征在于，所述管线管的壁厚≤12mm。
5.一种权利要求1-4任意一项所述的管线管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的管线管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述配料时，所采用的原料包括铁水、废钢、生铁中的至少一种，所述铁水质量百分含量≥50％。
7.如权利要求5所述的管线管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述穿孔的温度为1200-1300℃。
8.如权利要求5所述的管线管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述轧制的温度为1260-1280℃。
9.如权利要求5所述的管线管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述定径的温度为830-860℃。
10.如权利要求5所述的管线管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述轧制和定径之间间隔的时间为60s-20min。
...【技术特征摘要】
1.一种管线管，其特征在于，包括如下质量百分含量的化学成分：c0.08-0.12％、si0.2-0.4％、mn 1.3-1.5％、p≤0.016％、s≤0.005％、cr≤0.08％、mo≤0.04％、ni≤0.03％、cu≤0.045％、v 0.03-0.08％、n 0.01-0.025％、nb0.015-0.035％、ti 0.005-0.03％、al 0.015-0.035％，余量铁；所述管线管的碳当量≤0.25％。
2.如权利要求1所述的管线管，其特征在于，包括如下质量百分含量的化学成分：c0.09-0.11％、si 0.31-0.35％、mn 1.39-1.45％、p≤0.016％、s≤0.005％、cr 0.05-0.07％、mo 0.01-0.03％、ni 0.01-0.02％、cu 0.03-0.04％、v 0.053-0.062％、n 0.015-0.022％、nb 0.019-0.03％、ti 0.01-0.02％、al 0.02-0.03％，余量铁。
3.如权利要求1所述的管线管，其特征在于，所述管线管的屈服强度为360-420mpa，抗拉...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建华，程向龙，罗青，汪净，何航，彭杨，肖大恒，蔡大为，朱林，彭碧草，曾凡政，赵如，刘功威，
申请(专利权)人：湖南钢铁集团技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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