一種lng輸氣干線用低溫管線鋼及其制備方法
【專利摘要】一種LNG輸氣干線用低溫管線鋼及其制備方法,屬于管線鋼技術(shù)領(lǐng)域。其化學(xué)成份重量百分比為：C：0.03～0.08wt％，Nb：0.05～0.08wt％，Si：0.15～0.30wt％，Mn：1.40～1.65wt％等。首先冶煉，然后連鑄，鋼坯經(jīng)再加熱后在4300～5500mm生產(chǎn)線上控軋控冷；之后通過(guò)擴(kuò)徑焊管生產(chǎn)線制管并進(jìn)行焊接。優(yōu)點(diǎn)在于，綜合性能良好，適用于LNG氣化后的輸送管道建設(shè)。
【專利說(shuō)明】
-種LNG輸氣干線用低溫管線鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于管線鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種LNG輸氣干線用低溫管線鋼及其制 備方法。產(chǎn)品具有優(yōu)良的低溫初性，適用于LNG氣化后的輸送管道建設(shè)。
【背景技術(shù)】
[0002] "沿海進(jìn)口液化天然氣LNG項(xiàng)目"是我國(guó)四大能源進(jìn)口通道之一。由于LNG是一種清 潔、高效的能源，LNG作為燃料在能源供應(yīng)中的比例迅速增加。每年液化天然氣LNG需求正W 12%的高速增長(zhǎng)，成為全球增長(zhǎng)最迅猛的能源行業(yè)之一。中國(guó)對(duì)LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來(lái)越重 視，中國(guó)正在規(guī)劃和實(shí)施的沿海LNG輸氣站項(xiàng)目很多。比如2015年開工建設(shè)的"天津液化天 然氣化NG)項(xiàng)目"。該項(xiàng)目是國(guó)家能源規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目，是國(guó)家實(shí)施清潔能源戰(zhàn)略的重要組成 部分。項(xiàng)目分兩期建設(shè)，總供氣能力130億立方米/年。項(xiàng)目由=部分組成，碼頭及陸域形成 工程、接收站工程和輸氣干線工程。
[0003] 液化天然氣(LNG)是通過(guò)在常壓下將氣態(tài)的天然氣冷卻至一162°C，使之凝結(jié)成液 體，主要成分由甲燒組成。在輸送時(shí)，液化天然氣化NG)采用海水氣化技術(shù)，但海水氣化技術(shù) 存在溫度不穩(wěn)定、不均勻的問(wèn)題，氣化后介質(zhì)的溫度會(huì)存在較低溫度的情況，尤其是從接收 站出來(lái)到輸氣干線前段，對(duì)于鋼板的斷裂試驗(yàn)溫度要求很低，天津液化天然氣(LNG)項(xiàng)目要 求鋼板斷裂試驗(yàn)溫度為一25°C，因此，LNG輸氣干線項(xiàng)目對(duì)于材料的主要技術(shù)要求有兩個(gè)：
[0004] 1、如何滿足鋼板一30°C夏比沖擊功和鋼板一25°c落鍵DWTT性能，尤其是批量生產(chǎn) 過(guò)程中一25 °C落鍵性能的穩(wěn)定性。
[0005] 2、從用戶使用角度考慮，如何保證用戶焊接過(guò)程中焊縫和熱影響區(qū)的一20°C低溫 初性，需要母材合理的成分設(shè)計(jì)和焊接工藝設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種LNG輸氣干線用低溫管線鋼及其制備方法，解決了如 何保障管線鋼一30°C夏比沖擊初性、一25°C落鍵初性、強(qiáng)度性能及用戶焊接過(guò)程中焊縫和 熱影響區(qū)的一2(TC低溫初性和焊接性能的問(wèn)題。適用于LNG氣化后的輸送管道建設(shè)。
[0007] -種LNG輸氣干線用低溫管線鋼，其中，化學(xué)成份重量百分比為：C: 0.03~ 0.08wt%，Nb:0.05~0.08wt%，Si:0.15~0.30wt%，Mn:1.40~1.65wt%，Alt:0.01~ 0.05wt%，P:<0.015wt%，S:< 0.004wt%，Ti:0.008~0.020wt%，Ni:0.21~0.35wt%， 化:0.15~0.25wt%，余量為化和不可避免雜質(zhì)元素。
[000引一種LNG輸氣干線用低溫管線鋼的制備方法，包括冶煉、連鑄、再加熱、社制、冷卻、 埋弧焊等工序，具體步驟及參數(shù)如下：
[0009] 1、在100~300噸轉(zhuǎn)爐上冶煉，然后連鑄成厚度250~400mm的鋼巧；
[0010] 2、鋼巧經(jīng)過(guò)1140~1200°C的再加熱，然后在4300~5500mm生產(chǎn)線上進(jìn)行控社控 冷。鋼板分兩階段控社，第一階段終社溫度為960~IOior，然后進(jìn)行待溫，待溫厚度為成品 鋼板厚度的2~4倍，第二階段開社溫度為840~880°C，終社溫度控制在810~840°C范圍，兩 階段社制的工藝參數(shù)可保證產(chǎn)品組織細(xì)小和均勻，對(duì)后續(xù)低溫初性和焊接性能有至關(guān)重要 的作用。鋼板熱社后進(jìn)行加速冷卻，開冷溫度為770~800°C，終冷溫度為430~500°C，冷卻 速度為15~25°C/s，獲得細(xì)小的準(zhǔn)多邊形鐵素體和少量粒狀貝氏體組織，在此基體上分布 著1~5%比例的妮鐵復(fù)合析出物，析出物尺寸為40~60nm，該加速冷卻工藝可控制基體的 顯微組織、位錯(cuò)密度和析出物等，對(duì)于產(chǎn)品的低溫初性和強(qiáng)度性能有至關(guān)重要的作用；
[0011 ] 3、通過(guò)JCOE，既J形、C形、O形及E邱anding擴(kuò)徑或UOE既U形、O形及E邱anding擴(kuò)徑 焊管生產(chǎn)線制管，內(nèi)外焊采用直縫埋弧自動(dòng)焊工藝進(jìn)行焊接，電壓36~42V，電流550~ 1050A，焊接速度1.50~1.70m/min，焊接線能量42~45KJ/mm，此焊接工藝對(duì)焊縫和熱影響 區(qū)的一20°C夏比沖擊初性有利。
[0012] 力學(xué)性能為:鋼板橫向一30°C夏比沖擊功達(dá)到360~460J，鋼板橫向25 °C落鍵剪切 面積達(dá)到85~100%，直縫埋弧焊一20°C焊縫和熱影響區(qū)夏比沖擊功達(dá)到160~260J。
[0013] 通過(guò)W上控制鋼板化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)出的一種LNG輸氣干線用低溫管 線鋼，獲得良好的金相組織，力學(xué)性能穩(wěn)定，組織均勻，具有優(yōu)良的低溫初性及一定的沖擊 初性。并通過(guò)采用合適的焊接工藝，解決了管線鋼的一3(TC夏比沖擊初性、一25°C落鍵初 性、強(qiáng)度性能、一20°C埋弧焊性能。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，有效的保障了管線鋼的一3(TC夏比沖擊初性、一25°C落鍵初 性、強(qiáng)度性能及用戶焊接過(guò)程中焊縫和熱影響區(qū)的一20°C低溫初性和焊接性能，且綜合性 能良好，適用于LNG氣化后的輸送管道建設(shè)。
[0015] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
的構(gòu)成要點(diǎn)立足于W下認(rèn)識(shí)：
[0016] Nb元素在本發(fā)明中的主要作用是析出強(qiáng)化，提高材料的強(qiáng)度性能。本發(fā)明進(jìn)行了 大量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)Nb含量大于0.08%時(shí)，由于二次析出硬化，使其熱影響區(qū)和焊縫沖擊初 性變差;但當(dāng)師含量小于0.05 %時(shí)，強(qiáng)度性能又偏低。因此本發(fā)明中師含量控制在0.05~ 0.08%范圍內(nèi)。
[0017] Ti元素是析出強(qiáng)化和提高焊接性能的作用，本發(fā)明控制Ti : 0.008~0.020 %范圍， 可W獲得良好的綜合性能。鋼中雜質(zhì)元素越低越好，為了獲得良好的低溫初性，本發(fā)明進(jìn)行 大量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)元素控制在P:含0.015%，S:含0.004%，對(duì)產(chǎn)品的低溫初性和可焊性有 益。
[0018] Ni元素是奧氏體穩(wěn)定性元素，能降低T 轉(zhuǎn)變溫度，能有效提高管線鋼的低溫初 性。Ni可通過(guò)固溶強(qiáng)化作用提高鋼的強(qiáng)度，彌補(bǔ)厚規(guī)格鋼材中因厚度的增加引起的強(qiáng)度下 降，本發(fā)明進(jìn)行了大量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ni含量大于0.21%時(shí)，其一25°C低溫落鍵性能和一20°C 焊縫性能良好，Ni-般控制在0.21~0.35 %范圍內(nèi)。
[0019] Cr元素對(duì)提高管線鋼的抗拉強(qiáng)度是有效的，可顯著降低材料的屈強(qiáng)比。但較高的 化含量會(huì)對(duì)焊縫性能不利。因此化含量控制在0.15~0.25%范圍內(nèi)。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明中管線鋼的金相組織照片。
[0021] 圖2為本發(fā)明中管線鋼的位錯(cuò)密度照片。
[0022] 圖3為本發(fā)明中管線鋼的析出物照片。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 實(shí)施例1~5
[0024] -、實(shí)施例中鋼板化學(xué)成分如下表1所示：
[0025] 表1鋼板化學(xué)成分(wt%)
[0026]
[0027] W上實(shí)施例均為化學(xué)成分重量百分比，余量均為化和不可避免雜質(zhì)元素。
[0028] 二、實(shí)施例工藝制度如下表2所示：
[0029] 表2實(shí)施例工藝制度
[0030]
[0031] 其中，焊接工藝采用內(nèi)四絲外四絲埋弧自動(dòng)焊，電壓36~42V，電流550~1050A。
[0032] S、實(shí)施例力學(xué)性能如下表3所示：
[0033] 實(shí)施例1~5生產(chǎn)的LNG輸氣干線用低溫管線鋼金相組織W細(xì)小的準(zhǔn)多邊形鐵素體 為主，并存在少量粒狀貝氏體組織;基體上分布著1~5%比例妮鐵復(fù)合析出物，析出物尺寸 為40~60nm;參照附圖1金相組織照片、附圖2位錯(cuò)密度照片和附圖3析出物照片。
[0034] 表3實(shí)施例力學(xué)性能
[0035]
[0036] 本發(fā)明大量試驗(yàn)結(jié)果表明，金相組織對(duì)產(chǎn)品力學(xué)性能至關(guān)重要，本發(fā)明的金相組 織形態(tài)、組成和尺寸直接決定了產(chǎn)品的低溫沖擊初性、低溫落鍵性能、強(qiáng)度性能和直縫埋弧 焊性能。
[0037] 本發(fā)明通過(guò)控制鋼板化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝，獲得良好的金相組織，使鋼材具有優(yōu) 良的低溫初性，并且解決了管線鋼的焊接問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種LNG輸氣干線用低溫管線鋼，其特征在于，其中，化學(xué)成份重量百分比為:C: 0.03 ~0.08wt%，Nb:0.05~0.08wt%，Si:0.15~0.30wt%，Μη:1·40~1.65wt%，Alt:0.01 ~ 0.05wt%，P: <0.015wt%，S: < 0.004wt%，Ti:0.008~0.020wt%，Ni:0.21 ~0.35wt%， Cr:0.15~0.25wt%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫管線鋼，其特征在于，鋼板橫向一30°C夏比沖擊功達(dá)到 360~460J，鋼板橫向25°C落錘剪切面積達(dá)到85~100 %，直縫埋弧焊一 20°C焊縫和熱影響 區(qū)夏比沖擊功達(dá)到160~260J。3. -種權(quán)利要求1所述的低溫管線鋼的制備方法，其特征在于，具體步驟及參數(shù)如下： 1) 在100~300噸轉(zhuǎn)爐上冶煉，然后連鑄成厚度250~400mm的鋼坯； 2) 鋼坯經(jīng)過(guò)1140~1200 °C的再加熱，然后在4300~5500mm生產(chǎn)線上進(jìn)行控乳控冷； 3) 通過(guò)JCOE或UOE擴(kuò)徑焊管生產(chǎn)線制管，內(nèi)外焊采用直縫埋弧自動(dòng)焊工藝進(jìn)行焊接。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟2)中的鋼板分兩階段控 車L，第一階段終乳溫度為960~10HTC，然后進(jìn)行待溫，待溫厚度為成品鋼板厚度的2~4倍， 第二階段開乳溫度為840~880°C，終乳溫度控制在810~840 °C范圍。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟2)中的鋼板熱乳后進(jìn)行加 速冷卻，開冷溫度為770~800°C，終冷溫度為430~500°C，冷卻速度為15~25°C/s;獲得細(xì) 小的準(zhǔn)多邊形鐵素體和少量粒狀貝氏體組織，在此基體上分布著1~5%比例的鈮鈦復(fù)合析 出物，析出物尺寸為40~60nm〇6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的步驟3)中的自動(dòng)焊接電壓為36 ~42V，電流為550~1050A，焊接速度為1.50~1.70m/min，焊接線能量為42~45KJ/mm。
【文檔編號(hào)】C22C38/02GK105861937SQ201610201680
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】李少坡, 丁文華, 諶鐵強(qiáng), 李群, 張海, 李戰(zhàn)軍, 馬長(zhǎng)文, 白學(xué)軍, 李飛, 王立峰, 周德光
【申請(qǐng)人】首鋼總公司