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-195℃超低溫用無縫鋼管及其制備方法

文檔序號:9593122閱讀:934來源:國知局
-195℃超低溫用無縫鋼管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實施方式涉及無縫鋼管領(lǐng)域,更具體地,本發(fā)明的實施方式涉及一 種-195Γ超低溫用無縫鋼管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,國內(nèi)石油、化工等能源行業(yè)需要大量低溫用鋼來制造 各種液化石油氣、液氨、液氧、液氮的生產(chǎn)及存儲設(shè)備。由于液化天然氣具有可燃性和超低 溫性,與一般低溫壓力容器相比,其存儲和運輸用鋼管必須具備強度、熱應(yīng)力與應(yīng)變、焊接 性能和抗腐蝕等綜合特性,還要求材料具有抗脆性裂紋擴展性能,對鋼管的冶金質(zhì)量和熱 處理工藝要求極其嚴格。目前能源行業(yè)-70~-196Γ條件下使用的材料多為Ni系低溫鋼, Ni含量在0· 5%~9%之間。
[0003] 1944年開發(fā)的Ni含量為9%的合金鋼,由美國國際鎳公司的產(chǎn)品研究實驗室研制 成功,它是一種低碳調(diào)質(zhì)鋼,組織為馬氏體加貝氏體。這種鋼材在極低溫度下具有良好的韌 性和高強度,而且與奧氏體不銹鋼和鋁合金相比,熱脹系數(shù)小,經(jīng)濟性好,使用溫度最低可 達-196°C,自1960年通過研究證明不進行焊后消除應(yīng)力熱處理亦可安全使用以來,9%Ni 鋼就成為用于制造大型LNG儲罐的主要材料之一。目前生產(chǎn)的9Ni鋼都是鋼板,但缺乏與 鋼板匹配的鍛件、管件和焊材,特別是無縫鋼管。
[0004] 中國發(fā)明專利申請CN104404364A公開了一種大口徑9Ni低溫用無縫鋼管及生產(chǎn) 方法,具有較高的強韌性和優(yōu)良的低溫性能,其沖擊(_195°C)在117~154J范圍內(nèi),側(cè)向 膨脹值分布在1. 07~1. 71mm范圍內(nèi),側(cè)向膨脹值比ASTMA333標準要求大0· 38mm以上。
[0005] 中國發(fā)明專利申請CN104438334A公開了一種中口徑9Ni低溫用無縫鋼管及生產(chǎn) 方法,具有較高的強韌性和優(yōu)良的低溫性能,其沖擊(_195°C)在88~162J范圍內(nèi),側(cè)向膨 脹值分布在1. 03~1. 84mm范圍內(nèi),側(cè)向膨脹值比ASTMA333標準要求大0. 38mm以上。
[0006] 中國發(fā)明專利申請CN104818425A公開了一種小口徑9Ni低溫用無縫鋼管及生產(chǎn) 方法,具有較高的強韌性和優(yōu)良的低溫性能,其沖擊(_195°C)在24~31J范圍內(nèi),側(cè)向膨 脹值分布在1. 04~1. 31mm范圍內(nèi),側(cè)向膨脹值比ASTMA333標準要求大0· 38mm以上。
[0007] 上述專利公開的低溫用無縫鋼管已經(jīng)具有較高的強韌性和優(yōu)良的低溫性能,但是 上述的成分設(shè)計中加入了貴重合金元素Mo,碳含量控制較高,影響低溫沖擊韌性,增加生產(chǎn) 成本,不利于產(chǎn)品的推廣應(yīng)用,在液化石油氣、液氨、液氧、液氮等領(lǐng)域,上述超低溫?zé)o縫鋼 管還不能夠完全滿足要求,導(dǎo)致使用受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種-195Γ超低溫用無縫鋼管及其制備方 法,以期望可以解決現(xiàn)有低溫用無縫鋼管在液化石油氣、液氨、液氧、液氮等領(lǐng)域使用受限 的問題。
[0009] 為解決上述的技術(shù)問題,本發(fā)明的一種實施方式采用以下技術(shù)方案:
[0010] 一種-195°C超低溫用無縫鋼管,它的化學(xué)成分按重量百分比計為:C0.05%~ 0.08%,Si0.16%~0.27%,Mn0.75%~0.88%,P< 0.006%,S< 0.003%,Ni8.5%~ 8. 9%,A1 0· 02%~0· 04%,M〇 彡 0· 02%,V彡 0· 01%,Ti彡 0· 01%,B彡 0· 0005%,余量 為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0011] 進一步成分優(yōu)化的-195Γ超低溫用無縫鋼管,它的化學(xué)成分按重量百分比計為: C0· 06%,Si0· 23%,Μη0· 85%,P彡 0· 004%,S彡 0· 002%,Ni8. 7%,A1 0· 03%,余 量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。Mo、V、Ti、B都是不添加的由廢鋼、生鐵和鐵合金帶入的殘余元 素,因此滿足Mo彡0· 02%,V彡0· 01%,Ti彡0· 01%,B彡0· 0005%即可。
[0012] 上述化學(xué)成分的無縫鋼管在_195°C超低溫環(huán)境下具有更高的沖擊韌性。
[0013] 上述_195°C超低溫用無縫鋼管的生產(chǎn)方法包括以下步驟:
[0014] (1)冶煉管坯:采用超高功率電弧爐冶煉一LF精煉一VD真空處理一圓坯連鑄的 方法獲得具有權(quán)利要求1或2所述化學(xué)成分的管坯;
[0015] (2)鋼管乳制:將管坯乳制成無縫鋼管,乳制過程中環(huán)形爐爐溫必須保證出爐管 坯溫度為1245~1265°C;
[0016] (3)鋼管熱處理:乳制后的鋼管采用二次正火+回火熱處理,第一次正火溫度為 900±10°C,保溫34~36min,待鋼管空冷后,將鋼管重新加熱,在溫度790±10°C下進行第 二次正火,保溫34~36min,回火溫度為570~590°C,保溫59~61min。
[0017] 生產(chǎn)上述_195°C超低溫用無縫鋼管的其它步驟與生產(chǎn)常規(guī)無縫鋼管的方法相同, 上述步驟中未提及的具體操作如冶煉、精煉、真空處理、澆注等過程,嚴格按照規(guī)范進行操 作,使鋼的化學(xué)成分均勻,以確保鋼管的力學(xué)性能和低溫沖擊性能。超高功率電弧爐可以采 用70噸超高功率電弧爐。乳制過程中按照要求控制管坯加熱溫度、終乳溫度等各種工藝參 數(shù),以滿足鋼管的性能指標。本發(fā)明采用二次正火+回火熱處理鋼管,細化晶粒,保證低溫 沖擊韌性。
[0018] 上述_195°C超低溫用無縫鋼管的生產(chǎn)方法中,所述鋼管乳制步驟中,環(huán)形爐爐溫 保證出爐管坯溫度為1250~1260°C。
[0019] 上述_195°C超低溫用無縫鋼管的生產(chǎn)方法中,所述鋼管熱處理步驟中,第一次正 火溫度為900°C,保溫35min;第二次正火溫度為790°C,保溫35min;回火溫度為580°C,保 溫 60min〇
[0020] 上述_195°C超低溫用無縫鋼管的生產(chǎn)方法中,所述管坯的T[0]含量為10~ 20ppm〇
[0021] 上述-195°C超低溫用無縫鋼管的生產(chǎn)方法中,所述管坯穩(wěn)定的非金屬夾雜物總量 為 30 ~50ppm。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果之一是:本發(fā)明超低溫用無縫鋼管的力學(xué)性 能和-195Γ低溫沖擊韌性完全滿足-195Γ超低溫用無縫鋼管的技術(shù)要求,-195Γ沖擊值 達到165J以上,-195°C橫向膨脹值1. 74mm以上。本發(fā)明為液化石油氣、液氨、液氧、液氮等 石油化工行業(yè)的生產(chǎn)和存儲設(shè)備用超低溫?zé)o縫鋼管提供了一種新的選擇,具有廣闊的應(yīng)用 前景。
【具體實施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合實施例,對本發(fā)明 進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于 限定本發(fā)明。
[0024] 實施例1
[0025] (1)冶煉管坯
[0026] 采用超高功率電弧爐冶煉原料,獲得初煉鋼水,然后將初煉鋼水進行LF精煉,提 高鋼質(zhì)純凈度,再將鋼水進行VD真空處理,進一步提高鋼質(zhì)純凈度,然后采用圓坯連鑄機 澆鑄成Φ200~430mm規(guī)格的連鑄圓坯,得到管坯,其化學(xué)成分見表1。
[0027] 在冶煉、爐外精煉、澆鑄過程中,嚴格按照規(guī)范進行操作,使鋼的化學(xué)成分均勻,以 確保鋼管的力學(xué)性能和低溫沖擊韌性。管坯的T[0]含量:10~20ppm,管坯穩(wěn)定的非金屬 夾雜物總量:30~5
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