本發(fā)明涉及海洋管線鋼制造領(lǐng)域，尤其涉及一種抗疲勞海洋立管用無縫管及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著陸上油氣資源的逐漸萎縮，人類開采石油的領(lǐng)域逐漸過渡到海洋，從淺海到深海，人類正在向更深的海域中建造石油勘探和生產(chǎn)系統(tǒng)，這是世界海洋油氣工業(yè)發(fā)展的趨勢。隨著水深的不斷增加，深水開發(fā)的技術(shù)裝備也不斷面臨新的挑戰(zhàn)，對連接海底管線和平臺的立管也提出了嚴(yán)格的要求。

2、海洋立管是深水油氣開發(fā)項目中的關(guān)鍵設(shè)施之一，它連接海上浮式裝置與海底管道（或水下井口），是海上油氣田開發(fā)系統(tǒng)中的重要組成部分。海洋立管長期承受風(fēng)、浪、洋流等外部多流場載荷作用，可能會產(chǎn)生渦激振動（viv），導(dǎo)致管道疲勞受損，危害生產(chǎn)安全；隨著開采水域不斷加深，立管長徑比也持續(xù)增大，viv變得更加復(fù)雜，使得立管疲勞損傷風(fēng)險加?。徊粌H會給工程帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還會對自然環(huán)境造成嚴(yán)重的次生災(zāi)害。

3、提高海洋立管的抗疲勞性能，可以降低管道管理過程中對管跨段長度和支撐條件的要求，降低海底管道管理運(yùn)營成本。現(xiàn)有海洋立管用無縫管厚度截面帶狀組織和m/a組織（即馬氏體-奧氏體）體積分?jǐn)?shù)過高，導(dǎo)致現(xiàn)有海洋立管用無縫管雖然能夠滿足強(qiáng)韌性能的要求，但是抗疲勞性能較低；針對海底油氣開采的迫切需求，亟需開發(fā)一種新型海洋立管用無縫管，在滿足強(qiáng)韌性能的基礎(chǔ)上能夠顯著提高管材的疲勞性能，為了確保強(qiáng)韌性的同時顯著提高海洋立管用無縫管的抗疲勞性能，合理的組織設(shè)計和工藝控制至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種抗疲勞海洋立管用無縫管及其制備方法，用以解決至少以下問題之一：1、現(xiàn)有海洋立管用無縫管厚度截面帶狀組織和m/a組元體積分?jǐn)?shù)過高，導(dǎo)致抗疲勞性能較差；2、現(xiàn)有海洋立管用無縫管無法同時具有良好強(qiáng)韌性和高抗疲勞性能的問題。

2、本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供了一種抗疲勞海洋立管用無縫管，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計為：c：0.08～0.12%，si：0.2～0.4%，mn：0.035～0.07%，nb：0.01～0.03%，v：0.03～0.08%，ti：0.01～0.02%，cr：0.20～0.50%，ni：0.20～0.45%，mo：0.20～0.40%，p：＜0.003%，s：＜0.003%，h：＜0.00015%，o：＜0.0008%，n：＜0.004%，as≤0.008%，sb≤0.004%，sn≤0.008%，pb≤0.004%，bi≤0.004%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

4、進(jìn)一步地，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計為：c：0.083～0.10%，si：0.3～0.35%，mn：0.042～0.067%，nb：0.012～0.014%，v：0.038～0.073%，ti：0.014～0.015%，cr：0.29～0.47%，ni：0.23～0.43%，mo：0.26～0.35%，p：＜0.002%，s：＜0.0018%，h：＜0.00012%，o：＜0.0006%，n：＜0.0032%，as≤0.006%，sb≤0.0035%，sn≤0.007%，pb≤0.0034%，bi≤0.0031%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

5、進(jìn)一步地，所述抗疲勞海洋立管用無縫管的微觀組織為細(xì)晶回火索氏體，組織全厚度方向無帶狀組織，平均有效晶粒尺寸≤4μm。

6、本發(fā)明還提供了一種抗疲勞海洋立管用無縫管的制備方法，用于制備上述抗疲勞海洋立管用無縫管，通過煉鐵→煉鋼→熱軋制管→冷拔→鋼管調(diào)質(zhì)熱處理→矯直→外表面磨光→內(nèi)表面拋丸→管端加工的過程制備。

7、進(jìn)一步地，所述熱軋制管步驟中，熱軋制管工藝的軋制比≥9。

8、進(jìn)一步地，所述冷拔步驟中，選用合適的冷拔模具形狀和尺寸，控制管端內(nèi)徑公差≤±0.35mm，壁厚公差≤±1.0mm。

9、進(jìn)一步地，所述鋼管調(diào)質(zhì)熱處理步驟中，所述鋼管調(diào)質(zhì)熱處理的淬火溫度為910-950℃。

10、進(jìn)一步地，所述鋼管調(diào)質(zhì)熱處理過程中的冷卻速度≥35℃/s。

11、進(jìn)一步地，所述鋼管調(diào)質(zhì)熱處理步驟中，所述鋼管調(diào)質(zhì)熱處理的回火溫度為670-710℃。

12、進(jìn)一步地，所述管端加工步驟中，所述管端內(nèi)徑公差≤±0.22mm。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實現(xiàn)如下有益效果之一：

14、1、c、mn等易偏析元素容易產(chǎn)生帶狀組織問題，對于常規(guī)使用場景影響不大，但是會影響海洋立管的疲勞性能；本發(fā)明通過降低mn含量，同時提高cr、ni和mo等同樣具有固溶強(qiáng)化作用的合金元素含量，結(jié)合制備過程中增大熱軋制管工藝的軋制比、控制調(diào)質(zhì)熱處理的淬火溫度和提高冷卻速度等操作，有效解決了海洋立管用無縫管的帶狀組織的問題，制備得到的海洋立管用無縫管同時具有良好強(qiáng)韌性和高抗疲勞性能。

15、2、本發(fā)明通過合理的鋼成分設(shè)計和嚴(yán)格控制制備過程中的工藝參數(shù)，提供了新成分體系海洋立管配套的熱處理工藝，獲得了細(xì)小、均勻的細(xì)晶回火索氏體，組織全厚度方向無帶狀組織，平均有效晶粒尺寸≤4μm，提高了海洋立管無縫管的疲勞性能，制備得到的海洋立管用無縫管同時具有良好強(qiáng)韌性和高抗疲勞性能。

16、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點可從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種抗疲勞海洋立管用無縫管，其特征在于，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計為：c：0.08～0.12%，si：0.2～0.4%，mn：0.035～0.07%，nb：0.01～0.03%，v：0.03～0.08%，ti：0.01～0.02%，cr：0.20～0.50%，ni：0.20～0.45%，mo：0.20～0.40%，p：＜0.003%，s：＜0.003%，h：＜0.00015%，o：＜0.0008%，n：＜0.004%，as≤0.008%，sb≤0.004%，sn≤0.008%，pb≤0.004%，bi≤0.004%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗疲勞海洋立管用無縫管，其特征在于，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計為：c：0.083～0.10%，si：0.3～0.35%，mn：0.042～0.067%，nb：0.012～0.014%，v：0.038～0.073%，ti：0.014～0.015%，cr：0.29～0.47%，ni：0.23～0.43%，mo：0.26～0.35%，p：＜0.002%，s：＜0.0018%，h：＜0.00012%，o：＜0.0006%，n：＜0.0032%，as≤0.006%，sb≤0.0035%，sn≤0.007%，pb≤0.0034%，bi≤0.0031%，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗疲勞海洋立管用無縫管，其特征在于，所述抗疲勞海洋立管用無縫管的微觀組織為細(xì)晶回火索氏體，組織全厚度方向無帶狀組織，平均有效晶粒尺寸≤4μm。

4.一種抗疲勞海洋立管用無縫管的制備方法，用于制備權(quán)利要求1-3任一項所述抗疲勞海洋立管用無縫管，通過煉鐵→煉鋼→熱軋制管→冷拔→鋼管調(diào)質(zhì)熱處理→矯直→外表面磨光→內(nèi)表面拋丸→管端加工的過程制備。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述熱軋制管步驟中，熱軋制管工藝的軋制比≥9。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述冷拔步驟中，選用合適的冷拔模具形狀和尺寸，控制管端內(nèi)徑公差≤±0.35mm，壁厚公差≤±1.0mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述鋼管調(diào)質(zhì)熱處理步驟中，所述鋼管調(diào)質(zhì)熱處理的淬火溫度為910-950℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述鋼管調(diào)質(zhì)熱處理過程中的冷卻速度≥35℃/s。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述鋼管調(diào)質(zhì)熱處理步驟中，所述鋼管調(diào)質(zhì)熱處理的回火溫度為670-710℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述管端加工步驟中，所述管端內(nèi)徑公差≤±0.22mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種抗疲勞海洋立管用無縫管及其制備方法，屬于海洋管線鋼制造領(lǐng)域，解決現(xiàn)有無縫管無法同時具有高強(qiáng)韌性和抗疲勞性的問題。其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比（%）計為：C：0.08～0.12，Si：0.2～0.4，Mn：0.035～0.07，Nb：0.01～0.03，V：0.03～0.08，Ti：0.01～0.02，Cr：0.20～0.50，Ni：0.20～0.45，Mo：0.20～0.40，P：＜0.003，S：＜0.003，H：＜0.00015，O：＜0.0008，N：＜0.004，As≤0.008，Sb≤0.004，Sn≤0.008，Pb≤0.004，Bi≤0.004，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：李拔,童帥,張鶴松,賈書君,劉清友,汪兵,王雪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鋼鐵研究總院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6