X100鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管鋼種及無縫樁腿管制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種X100鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管鋼種及無縫樁腿管制造方法，本鋼種組成原料C：0.08～0.14%，Si：0.25～0.40%，Mn：1.10～1.40%，P≤0.010%，S≤0.005%，Mo：0.20～0.50%，Al：0.005～0.045%，Nb：0.03～0.06%，V：0.05～0.10%，Cu：≤0.30%，Ni：0.30～0.50%，Cr：0.20～0.50%。本發(fā)明效果是該方法生產(chǎn)的管體整體組織均勻，為均勻的B回+F組織，焊接性能良好，具有優(yōu)良的低溫沖擊性能，成本低廉，完全可以滿足X100鋼級自升式鉆井平臺用管的要求；連鑄、穿孔和軋制工藝最大限度地提升了自升鉆井平臺用管的機(jī)械性能；采用雙淬火+回火的調(diào)質(zhì)熱處理方式，大大提高了無縫樁腿管管體的淬透性。
【專利說明】X100鋼級自升鉆井平臺用無縫粧腿管鋼種及無縫粧腿管制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金工業(yè)的無縫鋼管制造技術(shù)，涉及一種XlOO鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管鋼種及無縫樁腿管制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油和天然氣仍是未來世界很長一段時間內(nèi)能源消費(fèi)的主要來源。而目前陸地油氣資源探明率70%以上，海洋油氣資源探明率僅30%左右。據(jù)劍橋能源咨詢公司統(tǒng)計(jì)，2009年海洋石油產(chǎn)量占全球石油總產(chǎn)量的33%，預(yù)計(jì)到2020年這一比例升至35%。尋求資源獨(dú)立和開發(fā)技術(shù)水平的逐年提升，使油氣資源開發(fā)從陸地轉(zhuǎn)向海洋、淺海轉(zhuǎn)向深海成必然趨勢。
[0003]隨著海上油氣田勘探與開發(fā)的不斷深入，海上采油平臺用樁柱管的需求也迅速增長。由于樁柱用管在工作狀態(tài)下不僅要對鉆井平臺起到支撐作用，而且其水下部分還需要抵抗低溫環(huán)境下水流和海浪的強(qiáng)烈沖擊，因此對其低溫的高強(qiáng)韌性匹配提出了較高的要求。另外，受船體負(fù)重的限制，對樁柱管的尺寸精度也提出了更高的要求。
[0004]目前,我國開發(fā)的均為淺海、近海的油氣資源,現(xiàn)在加大對海上油氣田勘探和開發(fā)后，逐漸勘探更深水域，就需要自升式的鉆井平臺來勘探開發(fā)深水區(qū)的油氣資源，因此國內(nèi)企業(yè)也加大了對自升式鉆井平臺的需求。海上采油平臺樁柱管為鉆井平臺的最主要支撐結(jié)構(gòu)，先國內(nèi)還沒有正式生產(chǎn)廠，其所用無縫鋼管的主要供貨方為V&M和Tenaris等幾家國外知名無縫鋼管企業(yè)，也僅限于鋼級不超過X80級別。
[0005]冶金技術(shù)的進(jìn)步和微合金化管線鋼的發(fā)展，使生產(chǎn)具有高強(qiáng)度、高韌性、良好焊接性管線鋼成為現(xiàn)實(shí)。目前針對API5L高鋼級管線的設(shè)計(jì)制造方面的專利有X80，X100鋼級，但是這些專利都是針對焊管而言，而針對無縫鋼管XlOO鋼級的管線管專利尚未發(fā)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種XlOO鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管鋼種及無縫樁腿管制造方法，滿足市場對Xioo鋼級無縫鋼管的需要。通過該方法制造的無縫管線管能達(dá)到API5L規(guī)定的XlOO鋼級的力學(xué)性能，并且具有優(yōu)良焊接性倉泛。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種XlOO鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管鋼種，鋼種組成元素的重量配比為C:0.08~0.14%，S1:0.25~0.40%, Mn:1.10 ~1.40%, P≤0.010%, S ≤ 0.004%, Mo:0.20 ~0.50%, Al:0.005 ~0.045%, Nb:0.03 ~
0.06%, V:0.05 ~0.10%, Cu:≤ 0.30%, N1:0.30 ~0.50%, Cr:0.20 ~0.50%, Ti S 0.015%,Ca:0.0015~0.0060%, B:≤0.0005%, N:≤0.012%，其余為鐵，雜質(zhì)元素微量。
[0008]同時提供一種XlOO鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管的制造方法。
[0009]本發(fā)明的有益效果具體表現(xiàn)在:1)采用微合金鋼設(shè)計(jì)，適用于生產(chǎn)外徑不超過355.6mm，壁厚不超過35mm XlOO鋼級自升式鉆井平臺用無縫樁腿管，管體整體組織均勻，為均勻的B Θ +F (回火貝氏體+鐵素體)組織，焊接性能良好，具有優(yōu)良的低溫沖擊性能，成本低廉，完全可以滿足XlOO鋼級自升式鉆井平臺用管的要求；2)連鑄、穿孔和軋制工藝制定的合理，最大限度地提高了自升式鉆井平臺用管的機(jī)械性能；3)采用雙淬火+回火的調(diào)質(zhì)熱處理方式，大大提高了鋼管的淬透性；4)高溫回火充分，管體整體組織均勻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為Φ273.05X21.41mm XlOO鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管中心500X金相照片。
【具體實(shí)施方式】
[0011]結(jié)合附圖對本發(fā)明的XlOO鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管鋼種及無縫樁腿管制造方法加以說明。
[0012]本發(fā)明的XlOO鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管鋼種的組成元素的重量配比為:
[0013]C:0.08 -0.14%, Si:0.25 -0.40%, Mn:1.10 -1.40%, P ( 0.010%，S ≤ 0.004%,Mo:0.20 -0.50%, Al:0.005 -0.045%, Nb:0.03 -0.06%, V:0.05 -0.10%, Cu:≤ 0.30%,Ni:0.30 -0.50%, Cr:0.20 -0.50%, Ti S 0.015%, Ca:0.0015 -0.0060%, B S 0.0005%,N:≤ 0.012%，其余為鐵，雜質(zhì)元素微量。
[0014]對上述主要組成成分選取理由如下:
[0015]碳:鋼中最經(jīng)濟(jì)、最基本的強(qiáng)化元素，通過固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化的作用對提高鋼的強(qiáng)度有明顯的作用，具有成本低、調(diào)控敏感性好的優(yōu)點(diǎn)。良好的焊接性能是自升式鉆井平臺用樁腿管所必需具備的性能，碳低則相應(yīng)的焊接性能良好。
[0016]錳:作為脫氧材料在煉鋼上所必需的元素，通過固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和相變強(qiáng)化對管線屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的綜合效果十分明顯。錳在提高強(qiáng)度的同時還可以提高鋼的韌性，降低鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。
[0017]釩:具有較高的析出強(qiáng)化作用和晶粒細(xì)化作用，通過鐵素體沉淀硬化和細(xì)化鐵素體晶粒的提高屈服和抗拉強(qiáng)度。在鈮、釩微合金元素復(fù)合使用時，釩是同通過鐵素體中以VC析出強(qiáng)化來提高鋼的強(qiáng)度。
[0018]鈮:是加入的微合金化元素，通過細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化可以提高強(qiáng)度，同時可改善鋼的低溫沖擊韌性。鈮降低鋼的熱塑性從而增加了含鈮鋼鑄坯的熱裂傾向。
[0019]鎳:本設(shè)計(jì)鋼種的主要合金元素，為主要奧氏體形成元素并改善鋼的耐蝕性能，細(xì)化鐵素體晶粒，提高鋼的塑性和韌性，特別是低溫韌性，與鉻、鑰等聯(lián)合使用，提高鋼的熱強(qiáng)性和耐蝕性。
[0020]鉻:本設(shè)計(jì)鋼種的主要合金元素，鉻能增加鋼的淬透性并有二次硬化作用，使鋼經(jīng)淬火回火后具有較好的綜合力學(xué)性能，顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，在滲碳鋼中還可以形成含鉻的碳化物，從而提高材料表面的耐磨性。
[0021]鑰:本設(shè)計(jì)鋼種的主要合金元素，擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，推遲奧氏體向鐵素體相變時析出鐵素體形成，促進(jìn)貝氏體的形成的主要元素，對控制相變組織起到重要作用，在向鋼中加入適量的鑰后，即使在較慢的冷卻速度下也可以獲得明顯的貝氏體組織，同時由于相變向低溫方向轉(zhuǎn)變，可以使得組織進(jìn)一步細(xì)化。[0022]鋁:是脫氧劑，其含量低于0.005%時不能達(dá)到這種效果，但含量過高時，易導(dǎo)致夾雜物增多，產(chǎn)生發(fā)紋，降低韌性和加工性能。
[0023]本發(fā)明的XlOO鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管的制造方法步驟包括:按照技術(shù)方案配料煉鋼一LF精煉一VD真空除氣一連鑄一環(huán)形爐加熱一穿孔一連軋一定徑一鋸切一矯直一探傷一調(diào)質(zhì)熱處理(雙洋火+回火)一UT探傷一水壓一噴標(biāo)一入庫。
[0024]其中VD高真空時間不少于10分鐘，此外，為了控制鋼種的夾雜物，還進(jìn)行了鈣處理，氬氣弱攪拌時間不少于3分鐘，連鑄過程使用末端電磁攪拌，為了提高鋼的抗腐蝕性能和低溫韌性，控制P0.010%, S0.004%，五害元素之和要求小于200ppm，成品氮小于120ppm,成品氧小于30ppm,成品氫小于2ppm。
[0025]主要的技術(shù)參數(shù)如下:
[0026]①配料冶煉、連鑄
[0027]按上述鋼種組成元素重量成分為:C:0.08~0.14%，S1:0.25~0.40%，Mn:1.10~
1.40%，P 0.010%, S 0.004%, Mo:0.20 ~0.50%, Al:0.005 ~0.045%, Nb:0.03 ~0.06%,V:0.05 ~0.10%, Cu: 0.30%, N1:0.30 ~0.50%, Cr:0.20 ~0.50%, T1: 0.015%, Ca:0.0015~0.0060%, B..( 0.0005%, N .( 0.012%，其余為鐵，雜質(zhì)元素微量。LF精煉完后的
鋼水經(jīng)過VD真空除氣，喂入Ca絲進(jìn)行鈣處理，溫度合適后上連鑄平臺進(jìn)行連鑄，連鑄過程使用末端電磁攪拌。
[0028]②軋制
[0029]檢驗(yàn)合格后的定尺連鑄坯在環(huán)形加熱爐內(nèi)加熱，加熱爐爐溫控制為1250~1290°C，穿孔溫度控制為1200~1250°C，連軋溫度控制為1050~1100°C，終軋溫度控制為850~950°C，冷卻，鋸切，矯直，探傷。
[0030]③管加工
[0031]采用雙淬火+回火的調(diào)質(zhì)熱處理工藝，淬火溫度為900°C~960°C，淬火介質(zhì)為水，回火溫度在600~700°C，采用空冷，確保500°C以上進(jìn)行熱矯直，UT探傷。
[0032]所述XlOO鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管的力學(xué)性能達(dá)到的指標(biāo)如下:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種XlOO鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管鋼種，其特征是:所述鋼種組成元素的重量配比為:
C:0.08 ~0.14%, S1:0.25 ~0.40%, Mn:1.10 ~1.40%, P ≤ 0.010%, S ≤ 0.004%, Mo:0.20 ~0.50%,Al:0.005 ~0.045%,Nb:0.03 ~0.06%,V:0.05 ~0.10%,Cu..( 0.30%,Ni:0.30 ~0.50%, Cr:0.20 ~0.50%, Ti..( 0.015%, Ca:0.0015 ~0.0060%, B..( 0.0005%, N:(0.012%，其余為鐵，雜質(zhì)元素微量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述XlOO鋼級自升鉆井平臺用無縫樁腿管的制造方法，該方法包括以下步驟:按照權(quán)利要求1配比配料，經(jīng)電爐或轉(zhuǎn)爐煉鋼，LF精煉，VD真空除氣，連鑄，環(huán)形爐加熱，穿孔，連軋，定徑，精整，調(diào)質(zhì)熱處理，探傷，水壓，入庫；在VD真空除氣中VD高真空時間不少于10分鐘，真空除氣后Ca處理，氬氣弱攪拌時間不少于3分鐘；連鑄過程使用末端電磁攪拌；環(huán)形爐加熱溫度控制在1250~1290°C，終軋溫度控制為850~950°C;采用雙淬火+回火的調(diào)質(zhì)熱處理方式，淬火溫度900~960°C，回火溫度600~700°C。
【文檔編號】C22C38/54GK103451560SQ201310302436
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】周曉鋒, 史慶志, 張傳友, 劉江成, 李效華, 周家祥, 張國柱, 周國帥 申請人:天津鋼管集團(tuán)股份有限公司