專利名稱：：海底管線鋼管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及冶金行業(yè)，尤其是X70級(jí)高強(qiáng)度海底管線用ERW鋼管的制造方法。
背景技術(shù)：
：目前ERW高頻直縫焊管是輸送石油和天然氣用管道中一種常用的高品質(zhì)、中小口徑鋼管，2006年國(guó)內(nèi)首次采用ERW鋼管用于海底管線工程，一般規(guī)格為小219mm-小610mm，由于ERW鋼管具有強(qiáng)度高、輸送壓力高、管徑精度高、生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性好等眾多優(yōu)點(diǎn)，在輸油、輸氣用管道領(lǐng)域得到優(yōu)先廣泛的使用。X70級(jí)高強(qiáng)度海底管線用鋼管具有耐腐蝕、高強(qiáng)度和抗高擠壓力的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)明成功可廣泛適用于海底和環(huán)境條件相對(duì)較差并伴有腐蝕介質(zhì)的海洋石油油氣輸送管線，查詢了國(guó)內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索和查閱了相關(guān)文獻(xiàn)，未查證有關(guān)X70級(jí)高強(qiáng)度海底管線用鋼管的相同專利文獻(xiàn)和公開(kāi)報(bào)導(dǎo)，國(guó)內(nèi)目前僅限于X60級(jí)鋼級(jí)的海底管線鋼管的生產(chǎn)，同時(shí)X70級(jí)高強(qiáng)度海底管線用鋼管實(shí)際國(guó)內(nèi)年需求量呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢(shì)，目前國(guó)內(nèi)X70級(jí)海底管線用鋼管長(zhǎng)期依賴國(guó)際市場(chǎng)進(jìn)口或以無(wú)縫管替代，但是無(wú)縫管具有價(jià)格高、精度差和壁厚不均勻的弱點(diǎn)，由此研制X70級(jí)高強(qiáng)度海底管線用鋼管具有非常重大的意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種海底管線鋼管的制造方法，產(chǎn)品具有高強(qiáng)度，耐腐蝕和抗高壓的性能。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案海底管線鋼管的制造方法，其工藝流程包括熱軋鋼巻板檢驗(yàn)、鋼管焊接、焊縫熱處理，所述熱軋鋼巻板的化學(xué)成分重量百分比為C=0.04-0.08%;Si《0.25%;Mn《1.65%;P《0.020%;S《0.005%;Nb+V+Ti《0.15%;Ce《0.41%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，所述鋼管焊接采用高頻感應(yīng)焊。海底管線鋼管的橫向材料屈服強(qiáng)度的下限515Mpa，縱向材料屈服強(qiáng)度的上限為585Mpa。所述鋼管焊接過(guò)程中焊縫開(kāi)口角為3.5度。焊縫熱處理采用4架中頻熱處理機(jī)進(jìn)行，其中1#出口溫度750°C-800°C、2#出口溫度900°C-930°C、3#出口溫度950°C_980°C、4#出口溫度950°C_980°C。本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，確定化學(xué)成份為低碳、低錳和微合金化并控制有害元素的最大數(shù)值和微合金元素含量比值，達(dá)到細(xì)化晶粒和提高產(chǎn)品性能指標(biāo)，產(chǎn)品具有高強(qiáng)度，耐腐蝕和抗高壓的性能。圖1為本發(fā)明海底管線鋼管的制造方法的生產(chǎn)工藝流程圖。圖2為焊縫開(kāi)口角的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式圖1所示為本發(fā)明海底管線鋼管的制造方法的生產(chǎn)工藝流程1、原料檢驗(yàn)。對(duì)熱軋鋼巻板進(jìn)行檢驗(yàn)，控制碳、錳及其它合金元素的含量。所述熱軋鋼巻板的化學(xué)成分重量百分比為C=0.04-0.08%;Si《0.25%;Mn《1.65%;P《0.020%;S《0.005%;Nb+V+Ti《0.15%;Ce《0.41%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。由于ERW鋼管在成型時(shí)由于加工硬化現(xiàn)象導(dǎo)致縱向屈服強(qiáng)度升高，且屈強(qiáng)比升高。但鋼管橫向拉伸試驗(yàn)時(shí)由于需要壓平而出現(xiàn)包辛格效應(yīng)，導(dǎo)致鋼管橫向屈服強(qiáng)度下降。為了避免出現(xiàn)縱向強(qiáng)度升高超出標(biāo)準(zhǔn)要求和橫向下降超出要求，采用原材料橫向屈服強(qiáng)度比規(guī)定下限高30MPa，縱向屈服強(qiáng)度比規(guī)定上限小20MPa的性能設(shè)計(jì)模式。即橫向材料屈服強(qiáng)度的下限515Mpa，縱向材料屈服強(qiáng)度的上限為585Mpa。2、開(kāi)巻對(duì)焊。熱軋鋼巻板經(jīng)縱剪機(jī)組剪切至預(yù)定的寬度，復(fù)巻后儲(chǔ)存。縱剪鋼帶開(kāi)巻后，經(jīng)過(guò)矯平，將頭尾切斷，采用惰性氣體保護(hù)焊進(jìn)行對(duì)焊，并送入活套。3、活套儲(chǔ)料。采用外進(jìn)內(nèi)出，下進(jìn)上出式螺旋活套，長(zhǎng)達(dá)2000余米的儲(chǔ)料量，可以保證供料，滿足焊管連續(xù)生產(chǎn)。4、鋼板銑邊。鋼帶進(jìn)入成型前，兩側(cè)邊經(jīng)銑邊機(jī)銑至設(shè)定的寬度和坡口，以滿足高質(zhì)量成型和焊接工藝要求。5、鋼管成型。將鋼帶通過(guò)一系列主動(dòng)和被動(dòng)軋輥，以連續(xù)的方式使鋼帶彎曲變形成圓形鋼管。6、鋼管焊接。采用固態(tài)高頻焊機(jī)對(duì)成型后的鋼管高頻感應(yīng)焊進(jìn)行焊接。X70海底管線用鋼管的焊接采用高頻感應(yīng)焊的方式，并對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。首先是焊縫開(kāi)口角度，如圖2所示，焊縫開(kāi)口角a是指擠壓輥2前管坯1兩邊緣的夾角，通常采用3度，開(kāi)口角大小與燒化過(guò)程的穩(wěn)定性有關(guān)，它對(duì)焊接質(zhì)量的影響很大。減小開(kāi)口角時(shí)，邊緣之間的距離也減小，從而使鄰近效應(yīng)加強(qiáng)。這樣，在其他條件相同的情況下，便可增大邊緣的加熱溫度，從而提高了焊接速度。但開(kāi)口角不能過(guò)小，如過(guò)小會(huì)使會(huì)合點(diǎn)到擠壓輥中心線的距離加長(zhǎng)，從而導(dǎo)致邊緣并非在最高溫度下受到擠壓，這樣焊接質(zhì)量降低。如果開(kāi)口角過(guò)大，則鄰近效應(yīng)減小，焊接速度降低，功率消耗增加。在實(shí)際生產(chǎn)中，確定移動(dòng)導(dǎo)向輥3的縱向位置來(lái)調(diào)整開(kāi)口角大小，在導(dǎo)向輥3不能縱向調(diào)整的情況下，可用導(dǎo)向環(huán)厚度或壓下封閉孔或?qū)蜉?來(lái)調(diào)整開(kāi)口角的大小。通過(guò)試驗(yàn)最終確定3.5度的開(kāi)口角a。為保障焊縫的焊接質(zhì)量將焊縫中的夾雜物盡可能全部擠出，采用大擠壓量的工藝參數(shù)。通過(guò)低倍宏觀測(cè)量，金屬流線角度為80度，通過(guò)放大IOO倍測(cè)量熔合線寬度，外側(cè)為0.12mm，內(nèi)側(cè)為0.08mm，中間為0.03mm。焊縫組織為鐵素體和珠光體。7、焊縫熱處理。為了消除焊縫應(yīng)力，改善焊縫金相組織，降低焊縫硬度，提高焊縫沖擊韌性和耐腐蝕性，就必須對(duì)焊縫進(jìn)行熱處理。由于海管壁厚通常在10mm以上，因此選擇4架中頻熱處理機(jī)進(jìn)行焊縫熱處理。熱處理工藝為正火工藝。為了保障焊縫內(nèi)壁熱處理充分且外壁不因溫度過(guò)高而晶粒粗大，選擇適當(dāng)?shù)臏囟龋?#出口溫度75(TC-800°C、2#出口溫度900°C-930°C、3#出口溫度950°C_980°C、4#出口溫度950°C-980°C。經(jīng)金相檢驗(yàn)分析，外側(cè)熱處理寬度為21mrn，內(nèi)側(cè)熱處理寬度為15mm。焊縫無(wú)未回火馬氏體組織存在。8、空冷水冷。經(jīng)過(guò)熱處理后的焊縫采用60米空冷段進(jìn)行空冷，為了保障焊縫不存在未回火馬氏體組織，還要進(jìn)行水冷。9、鋼管定徑。鋼管的直徑、橢圓度和直度靠定徑段來(lái)實(shí)現(xiàn)和保障。為降低鋼管加工硬化的程度，采用4mm的定徑減徑量。經(jīng)飛鋸切斷后對(duì)鋼管進(jìn)行取樣試驗(yàn)，機(jī)械性能試驗(yàn)結(jié)果下表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>據(jù)ERW制管過(guò)程采集的質(zhì)量工藝數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，若鋼管在成形過(guò)程外部受拉、內(nèi)部受壓并且伴有塑性變形，而在試驗(yàn)時(shí)反之外層受壓、內(nèi)層受拉產(chǎn)生反向塑性變形，此過(guò)程將造成材料的性能下降，同時(shí)在高強(qiáng)度條件下必須保證產(chǎn)品的等韌性，由此若不及時(shí)改善材料和產(chǎn)品性能將達(dá)不到設(shè)計(jì)和使用的要求，必須研究調(diào)整產(chǎn)品材料的理化性能技術(shù)指標(biāo)，確定化學(xué)成份為低碳、低錳和微合金化并控制有害元素的最大數(shù)值和微合金元素含量比值，達(dá)到細(xì)化晶粒和提高產(chǎn)品性能指標(biāo)；在制管的焊接過(guò)程中分析確定控制溫度和工藝數(shù)據(jù)，適當(dāng)提高溫度和加大焊接前的開(kāi)口角度是保證焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵，依據(jù)X70級(jí)高強(qiáng)度海底管線用鋼管的性能測(cè)算許可溫度和開(kāi)口角度，使這二項(xiàng)指標(biāo)與現(xiàn)行工藝參數(shù)有效結(jié)合，由此可以得到穩(wěn)定的制造工藝和等韌性的效果。本發(fā)明通過(guò)材料理化性能指標(biāo)中低碳、低錳和微合金化和提高屈服強(qiáng)度下限獲得了產(chǎn)品性能的穩(wěn)定，通過(guò)成型、減徑和水壓工藝緩解了材料應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響，確保了材料至制管過(guò)程包辛格效應(yīng)不明顯，提高焊接溫度采取加大焊接輸出功率滿足溫度控制要求，配置以較大的橫向擠壓量和熱處理正火技術(shù)，使焊接后的ERW鋼管焊縫金相組織和測(cè)量的性能指標(biāo)與母材基本一致，X70級(jí)高強(qiáng)度海底管線用鋼管達(dá)到焊縫與母材等韌性結(jié)果，鋼管經(jīng)TBS成型和精成型合理分配了減徑量獲得了焊接前的成型效果，調(diào)整并輔之合理的開(kāi)口角值和工藝、保證了焊縫質(zhì)量穩(wěn)定。本發(fā)明X70級(jí)高強(qiáng)度海底管線用鋼管的最大特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品材料的技術(shù)條件確定準(zhǔn)確，提供了保證，X70級(jí)高強(qiáng)度海底管線用鋼管在制管過(guò)程獲取的成型工藝、焊接工藝和熱處理工藝數(shù)據(jù)，可適用于從小219mm到小610mm規(guī)格X70級(jí)高強(qiáng)度海底管線用鋼管的制造，從原料理化性能指標(biāo)的調(diào)整，達(dá)到預(yù)期控制制管過(guò)程橫向屈服強(qiáng)度下降的機(jī)率，在即使產(chǎn)生包辛格效應(yīng)時(shí)能充分保持高強(qiáng)度海管最小屈服強(qiáng)度的規(guī)定，在提高焊接溫度和成型焊前開(kāi)口角并適當(dāng)加大焊接擠壓量后，保證了焊接質(zhì)量的可靠性，得到穩(wěn)定的性能指標(biāo)包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，焊縫沖擊性能達(dá)到與母材等韌性，杜絕了以往在制管后管體的材料性能下降達(dá)不到規(guī)定的要求，確定了X70級(jí)高強(qiáng)度海底管線用鋼管最佳工藝和路線，保證了生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量滿足海底用高強(qiáng)度鋼管要求，同時(shí)達(dá)到優(yōu)化制造工藝、降低制造成本和縮短制造周期的目的。權(quán)利要求海底管線鋼管的制造方法，其工藝流程包括熱軋鋼卷板檢驗(yàn)、鋼管焊接、焊縫熱處理，其特征在于所述熱軋鋼卷板的化學(xué)成分重量百分比為C＝0.04-0.08％；Si≤0.25％；Mn≤1.65％；P≤0.020％；S≤0.005％；Nb+V+Ti≤0.15％；Ce≤0.41％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，所述鋼管焊接采用高頻感應(yīng)焊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述海底管線鋼管的制造方法，其特征在于海底管線鋼管的橫向材料屈服強(qiáng)度的下限515Mpa，縱向材料屈服強(qiáng)度的上限為585Mpa。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述海底管線鋼管的制造方法，其特征在于所述鋼管焊接過(guò)程中焊縫開(kāi)口角為3.5度。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述海底管線鋼管的制造方法，其特征在于所述焊縫熱處理采用4架中頻熱處理機(jī)進(jìn)行，其中1#出口溫度750°C-800°C、2#出口溫度900°C_930°C、3#出口溫度950°C-980°C、4#出口溫度950°C_980°C。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種海底管線鋼管的制造方法，其工藝流程包括原料檢驗(yàn)、鋼管焊接、焊縫熱處理，所述鋼管焊接采用高頻感應(yīng)焊，其原料的化學(xué)成分包括有C0.04-0.08％；Si≤0.25％；Mn≤1.65％；P≤0.020％；S≤0.005％；Nb+V+Ti≤0.15％；Ce≤0.41％。本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，確定化學(xué)成份為低碳、低錳和微合金化并控制有害元素的最大數(shù)值和微合金元素含量比值，達(dá)到細(xì)化晶粒和提高產(chǎn)品性能指標(biāo)，產(chǎn)品具有高強(qiáng)度，耐腐蝕和抗高壓的性能。文檔編號(hào)C21D9/50GK101701315SQ200910153710公開(kāi)日2010年5月5日申請(qǐng)日期2009年10月30日優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日發(fā)明者葉培榮,李虎昌,楊連河,馬福平申請(qǐng)人:中海石油金洲管道有限公司