System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种管线管及其制备方法技术_技高网

一种管线管及其制备方法技术

技术编号:44635376 阅读:5 留言:0更新日期:2025-03-17 18:29
本发明专利技术属于管材领域,具体公开一种管线管及其制备方法。本发明专利技术基于管线管特定的成分,配合连铸、轧制以及定径工序,调控管线管内部的微合金化状态,在省去热轧后钢管离线正火工序的情况下,可显著细化晶粒、增强增韧、降低屈强比,实现提高管线管的韧性以及冲击余量的目的,且管线仍可以保持较低的碳当量,可焊性高,尤其适合低温和极低温环境服役。

【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%、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%。

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,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。

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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