專利名稱：一種低溫酸性環(huán)境用l485q(x70q)級(jí)管線鋼管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫酸性環(huán)境用L485Q(X70Q)級(jí)管線鋼管及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)石油、天然氣的需求量日益增加，普通陸地上的石油開(kāi)采使這些區(qū)域的儲(chǔ)存余量越來(lái)越少。一些國(guó)家油氣資源開(kāi)采活動(dòng)逐漸從已有的資源轉(zhuǎn)移至比較惡劣的環(huán)境中進(jìn)行。在地球的南北極地區(qū)(高寒、深海等)如俄羅斯，加拿大，美國(guó)、 我國(guó)的大慶油田及新疆克拉瑪依部分區(qū)域等都蘊(yùn)藏著豐富的石油、天然氣資源。這些地區(qū)寒冷季節(jié)的氣溫在_30°C _40°C，俄羅斯北部的氣溫歷史最高記錄為_(kāi)60°C。這些地區(qū)的資源開(kāi)采，石油、天然氣的輸送管道在保證足夠強(qiáng)度的同時(shí)，還要求管道具有良好的低溫沖擊韌性和抗腐蝕性能，保證在低溫腐蝕環(huán)境下石油、天然氣的輸送作業(yè)安全。在這種極其惡劣的作業(yè)環(huán)境下，亟待開(kāi)發(fā)適用于這種惡劣工況的油氣輸送工程中的無(wú)縫鋼管。一些工廠在設(shè)計(jì)制造同等鋼級(jí)時(shí)，一般都是采用“C-Mn”系列，適當(dāng)減少降低屈服強(qiáng)度并以2 3倍地增加Mn%來(lái)給予補(bǔ)償，通過(guò)控制低含量的達(dá)到抗腐蝕的目的。 在實(shí)際應(yīng)用中，存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題(I)Mn^含量較高時(shí)，雖然能強(qiáng)烈地提高鋼的淬透性，但鋼的回火脆性明顯增強(qiáng)；(2) “C-Mn”系列鋼隨強(qiáng)度和硬度的提高，氫致開(kāi)裂(HIC) 的敏感性增加；(3)Mn在鋼中主要起固溶強(qiáng)化作用，但Mn是易偏析元素，造成鋼管的帶狀組織嚴(yán)重，增強(qiáng)各向異性，降低H2S腐蝕性能。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種低溫酸性環(huán)境用 L485Q(X70Q)級(jí)管線鋼管及其制造方法，該鋼管可在_30°C -60°C低溫腐蝕環(huán)境下使用， 從而促使對(duì)在此種苛刻的低溫腐蝕環(huán)境下的石油、天然氣的輸送，解決在該種低溫腐蝕環(huán)境下一般高強(qiáng)度鋼管由于耐低溫抗腐蝕能力不夠的技術(shù)難題。本發(fā)明解決問(wèn)題采用的技術(shù)方案是—種低溫酸性環(huán)境用L485Q(X70Q)級(jí)管線鋼管，該鋼管的化學(xué)成分按重量百分比為C :0. 11 % 0. 17 Si 0. 17 % 0. 37 Mn 0. 35 % 0. 65 %、P 彡 0. 015
S 彡 0. 006 %, Cr 0. 40 % 0. 70 %, V 0. 04 % 0. 09 %, Al 0. 02 % 0. 05 %， Ni ^ 0. 20%, Cu ^ 0. 25%, N ^ 0. 008%, H ^ 0. 0002%余量為Fe和不可以去除的雜質(zhì)元
ο在該鋼管的外表面上套設(shè)有聚乙烯層。在該鋼管的外表面上套設(shè)有三層聚乙烯層。在該鋼管的內(nèi)表面上涂覆有鈦合金粉末制成的納米材料涂層。上述鋼管的制造方法，包括以下步驟，
(1)、煉鋼及澆鑄①采用夾雜物元素含量低的優(yōu)質(zhì)廢鋼加深脫硫⑶、磷⑵鐵水，再加入上述低溫酸性環(huán)境用鋼管的成分原料，運(yùn)用轉(zhuǎn)爐進(jìn)行冶煉。②進(jìn)行連鑄鑄成圓管坯。O)、軋管在環(huán)形爐中將上述鑄成圓形的管坯進(jìn)行加熱，加熱溫度為1240°C -1260°C，使用穿孔機(jī)穿孔，采用狄塞爾軋機(jī)控制軋制精度，通過(guò)限動(dòng)芯棒進(jìn)行軋制，經(jīng)高壓水除磷后再通過(guò)14架定徑機(jī)精確定徑，在冷床上冷卻后，鋸切、矯直。(3)、調(diào)質(zhì)處理將矯直后的鋼管在高溫淬火爐中加熱到860°C 880°C保溫并以工業(yè)循環(huán)水作為淬火液淬火，然后在回火爐中加熱到580°C 630°C并保溫，進(jìn)行高溫回火，出回火爐后進(jìn)行高溫矯直，矯直溫度范圍在400°C 500°C;調(diào)質(zhì)處理后的鋼管通過(guò)超聲波無(wú)損探傷、水壓試驗(yàn)工序。0)、防腐處理在上述經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的鋼管外表面上包覆有三層聚乙烯層，內(nèi)表面上涂覆有鈦合金粉末制成的納米材料涂層，最后噴標(biāo)、包裝。主要成分設(shè)計(jì)原理如下碳(C)碳含量高水淬開(kāi)裂敏感性提高，焊接性能降低，宜采用含碳量為0. 11 0. 17%。錳(Mn)可提高鋼的淬透性，但含量太高偏析嚴(yán)重，抗腐蝕性能降低，宜采用錳含量為 0. 35 0. 65%。硫(S)硫與鐵易形成i^eS，在熱加工時(shí)FeS-Fe共晶體容易熔化而導(dǎo)致開(kāi)裂，硫含量高，其抗腐蝕性能下降，宜采用硫含量為0 0. 006%。磷(P)磷與鐵易形成脆性化合物 ^3Ρ，而使鋼的脆性增加，特別是在低溫時(shí)更顯著，溫度下降時(shí)鋼的韌性劇烈下降，宜采用磷含量為O 0. 015%。硅(Si)可提高鋼的屈服強(qiáng)度和硬度，但屈服強(qiáng)度和硬度太高，抗腐蝕性能降低， 宜采用硅含量為0. 17 0. 37%。鉻(Cr)可強(qiáng)烈提高鋼的淬透性，回火時(shí)析出碳化物提高鋼的強(qiáng)度，還可以提高鋼的抗腐蝕性能。但含量太高析出的碳化物粗大，降低鋼的抗腐蝕性能，宜采用鉻含量為 0. 40 0. 70%。鎳(Ni)可提高鋼的淬透性和低溫韌性，還可以提高鋼的抗酸腐蝕能力，宜采用鎳含量為0 0. 20%。鋁(Al)脫氧固氮元素，可細(xì)化晶粒提高鋼的耐腐蝕能力，宜采用鋁含量為 0. 02 0. 05%。釩(V)有強(qiáng)烈細(xì)化晶粒的作用，可提高鋼的抗腐蝕性能和低溫韌性，宜采用釩含量為 0. 04 0. 09%。氮(N)利用彌散的AlN可阻止鋼在加熱時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大，獲得細(xì)的晶粒，提高鋼的強(qiáng)度和韌性，宜采用含氮量為O 0. 008% (80ΡΡΜ)。氫(H)氫在鋼中使鋼的塑性和韌性降低，因此鋼中氫的含量為0 0.0002%(2PPM)。銅(Cu)在鋼中以ε -Cu和α -Cu析出，可提高鋼的抗腐蝕性能，宜采用銅含量為 0 0. 25%。本發(fā)明的有益效果采用以上成分和工藝后制造的鋼管具有良好的理化性能、 使用性能，并且能夠在-30°C -60°C低溫腐蝕環(huán)境下安全使用。在其最小屈服強(qiáng)度達(dá)到 485MPa的前提下，其橫向全尺寸常溫沖擊吸收功達(dá)到110J，縱向全尺寸常溫沖擊吸收功達(dá)到150J，在-30°C -60°C的溫度區(qū)間內(nèi)，橫、縱向全尺寸夏比沖擊吸收功分別為70J和最小 90J，韌脆轉(zhuǎn)變溫度為_(kāi)60°C。


圖1是本發(fā)明的剖視圖
具體實(shí)施例方式結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的耐-30°C -60°C低溫抗腐蝕鋼管及其制造方法加以說(shuō)明。實(shí)施例1鋼管各成分含量為C 0. 15%, Si 0. 28%, Mn :0. 56%, P :0. 012%, S :0. 003%、、 Cr 0. 61%,, V 0. 07%, Al 0. 03%, Ni 0. 15%, Cu 0. 15%,N 0. 006%, H 0. 0002%其余為狗和含量不可去除的元素。生產(chǎn)過(guò)程如下1 煉鋼采用夾雜物元素含量低的優(yōu)質(zhì)廢鋼加深脫硫、磷鐵水，加入上述低溫抗腐蝕鋼管成分原料，運(yùn)用轉(zhuǎn)爐進(jìn)行冶煉，通過(guò)向鋼水中加入高活性度的石灰造泡沫渣，充分吸附鋼水中的有害元素P、S等。使用偏心爐底出鋼，再采用獨(dú)特的純凈鋼技術(shù)，即鋼包爐精煉、真空脫氣、夾雜物控制技術(shù)‘即包芯絲喂絲處理，進(jìn)行爐外精煉。嚴(yán)格控制鋼水化學(xué)成分，通過(guò)造泡沫白渣工藝，提純鋼水成分，并通過(guò)向鋼水中喂入Si-Ca絲改變夾雜物形態(tài)，通過(guò)鈣使鋼中硫化物(MnQ轉(zhuǎn)變成Ca的細(xì)小球形復(fù)合物彌散分布。然后進(jìn)行真空脫氣，確保高真空時(shí)間不小于8 12分鐘，使鋼水中的氣體充分去除，最大限度地降低鋼中氣泡夾雜，最后進(jìn)行連鑄鑄成圓管坯，嚴(yán)格控制鋼水過(guò)熱度、拉坯速度和冷卻水量。2 軋管在環(huán)形爐中將管坯加熱，加熱溫度為1250°C，使用穿孔機(jī)穿孔，通過(guò)先進(jìn)的限動(dòng)芯棒狄塞爾軋機(jī)軋制，再通過(guò)定徑機(jī)精確定徑即一次定徑，在冷床上冷卻后，矯直。3、鋼管調(diào)質(zhì)處理和加工將矯直后的鋼管在高溫淬火加熱爐中加熱到870°C，保溫并淬火，淬火時(shí)保證淬火液在鋼管內(nèi)表面高速均勻旋轉(zhuǎn)內(nèi)噴，外表面具有足夠流量的循環(huán)水外淋；然后在回火加熱爐中加熱到590°C，進(jìn)行高溫回火，回火出爐后的鋼管經(jīng)高壓水除磷去除鋼管外表面氧化皮后進(jìn)行高溫定徑即二次定徑。二次定徑的目的是保證鋼管外徑的精度和外表面的質(zhì)量。采用殘余應(yīng)力消除技術(shù)進(jìn)行高溫矯直，溫度是450°C ；調(diào)質(zhì)處理后通過(guò)超聲波無(wú)損探傷、水壓試驗(yàn)工序。
4.腐蝕處理如圖1中所示，在上述經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的鋼管100外表面還包覆有三層聚乙烯層1、1、 1，三層聚乙烯層1、1、1的總厚度為15 20mm，包覆聚乙烯層1的目的可以一方面將鋼管與空氣隔離，防止鋼管氧化，另一方面可以起到保溫的作用；同時(shí)在內(nèi)表面上涂覆有鈦合金粉末制成的納米材料涂層2，涂層2采用靜電均勻地噴涂在鋼管內(nèi)表面，裝入250°C的加熱爐內(nèi)烘烤硬化而成，厚度為0. 10 0. 15mm，石油、天然氣在管道中輸送時(shí)，涂層2起到保護(hù)膜的作用，減緩管道的腐蝕。最后噴標(biāo)、包裝。實(shí)施例2鋼管各成分含量為C 0. 12%, Si 0. 33%, Mn :0. 41%, P 0. 01%, S :0. 005%、、 Cr 0. 45%,, V 0. 05%, Al 0. 05%, Ni 0. l%,Cu :0. 25%,N 0. 005%, H 0. 00015%其余
為狗和含量不可去除的元素。其生產(chǎn)過(guò)程如實(shí)施例1中所述相同，只是環(huán)形爐管坯加熱溫度為1260°C，淬火溫度880°C，回火溫度580°C，高溫矯直溫度470°C。實(shí)施例3鋼管各成分含量為C 0. 16%, Si 0. 19%, Mn :0. 39%, P :0. 013%, S :0. 004%、、 Cr 0. 52%,, V 0. 04%, Al 0. 04%, Ni 0. 08%, Cu 0. 18%,N 0. 003%, H 0. 0002%其余
為狗和含量不可去除的元素。其生產(chǎn)過(guò)程如實(shí)施例1中所述相同，只是環(huán)形爐管坯加熱溫度為1250°C，淬火溫度860°C，回火溫度620°C，高溫矯直溫度500°C。該種低溫酸性環(huán)境用L485Q(X70Q)級(jí)管線鋼管性能為屈服強(qiáng)度最低為 485MPa(鋼級(jí)L485Q)，抗拉強(qiáng)度彡570MPa，常溫下橫縱向全尺寸夏比沖擊吸收功分別為最小IlOJ和最小150J，韌脆轉(zhuǎn)變溫度為-60°C，在_40°C -60°C的溫度區(qū)間內(nèi)，橫縱向全尺寸夏比沖擊吸收功分別為70J和最小90J。下列各表及圖為耐低溫酸性環(huán)境用L485Q(X70Q)鋼管的性能數(shù)據(jù)1)常溫下的力學(xué)性能表 1
組別RtO. 5 (MPa)Rm(MPa)RtO. 5/Rm延伸率％，標(biāo)距 50mm微觀組織1495/500667/6750. 74/0. 7438S回，晶粒度10 級(jí)2525/510655/6650. 80/0. 7636S回，晶粒度10 級(jí)3510/520650/6600. 78/0. 7939S回，晶粒度10 級(jí)
權(quán)利要求
1.一種低溫酸性環(huán)境用L485Q(X70Q)級(jí)管線鋼管，其特征在于該鋼管的化學(xué)成分按重量百分比為C:0. 11% 0. 17%、Si 0. 17% 0. 37%、Mn :0. ；35 % 0. 65%、 P 彡 0. 015 %、S 彡 0. 006 %，Cr :0· 40 % 0. 70 %，V 0. 04 % 0. 09 %，Al 0. 02 % 0. 05%, Ni ^ 0. 20%, Cu ^ 0. 25%, N^O. 008%, H^O. 0002%余量為 Fe 和不可以去除的雜質(zhì)元素。
2.如權(quán)利要求1中所述的一種低溫酸性環(huán)境用L485Q(X70Q)級(jí)管線鋼管，其特征在于 在該鋼管的外表面上套設(shè)有聚乙烯層。
3.如權(quán)利要求2中所述的一種低溫酸性環(huán)境用L485Q(X70Q)級(jí)管線鋼管，其特征在于 在該鋼管的外表面上套設(shè)有三層聚乙烯層。
4.如權(quán)利要求1中所述的一種低溫酸性環(huán)境用L485Q(X70Q)級(jí)管線鋼管，其特征在于 在該鋼管的內(nèi)表面上涂覆有鈦合金粉末制成的納米材料涂層。
5.如權(quán)利要求1中所述的鋼管的制造方法，包括以下步驟，(1)、煉鋼及澆鑄①采用夾雜物元素含量低的優(yōu)質(zhì)廢鋼加深脫硫(S)、磷(P)鐵水，再加入上述低溫酸性環(huán)境用鋼管的成分原料，運(yùn)用轉(zhuǎn)爐進(jìn)行冶煉；②進(jìn)行連鑄鑄成圓管坯；O)、軋管在環(huán)形爐中將上述鑄成圓形的管坯進(jìn)行加熱，加熱溫度為1240°c -1260°c，使用穿孔機(jī)穿孔，采用狄塞爾軋機(jī)控制軋制精度，通過(guò)限動(dòng)芯棒進(jìn)行軋制，經(jīng)高壓水除磷后再通過(guò)14 架定徑機(jī)精確定徑，在冷床上冷卻后，鋸切、矯直；(3)、調(diào)質(zhì)處埋將矯直后的鋼管在高溫淬火爐中加熱到860°C 880°C保溫，并以工業(yè)循環(huán)水作為淬火液淬火，然后在回火爐中加熱到580°C 630°C并保溫，進(jìn)行高溫回火，出回火爐后進(jìn)行二次定徑，并進(jìn)行高溫矯直，矯直溫度范圍在400°C 500°C;調(diào)質(zhì)處理后的鋼管通過(guò)超聲波無(wú)損探傷、水壓試驗(yàn)工序；G)、防腐處理上述經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的鋼管，外表面上包覆有三層聚乙烯層，內(nèi)表面上涂覆有鈦合金粉末制成的納米材料涂層，最后噴標(biāo)、包裝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低溫酸性環(huán)境用L485Q(X70Q)級(jí)管線鋼管及制造方法，該鋼管的化學(xué)成分按重量百分比為C0.11％～0.17％、Si0.17％～0.37％、Mn0.35％～0.65％、P≤0.015％、S≤0.006％，Cr0.40％～0.70％，V0.04％～0.09％，Al0.02％～0.05％，Ni≤0.20％，Cu≤0.25％，N≤0.008％，H≤0.0002％、余量為Fe和不可以去除的雜質(zhì)元素。將上述原料成分經(jīng)過(guò)煉鋼、軋管、調(diào)質(zhì)處理及防腐處理制成該鋼管。該鋼管可在-30℃～-60℃低溫腐蝕環(huán)境下使用，解決在現(xiàn)有高強(qiáng)度鋼管不適用該環(huán)境的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)F16L58/10GK102235554SQ20101015257
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者丁勇, 李洪芳, 胡才望 申請(qǐng)人:江陰市無(wú)縫鋼管總廠