[发明专利]一种低包申格效应及低应变时效效应的钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料及其制造技术领域，具体涉及一种低包申格效应及低应变时效效应的钢管及其制造方法。

背景技术

管道运输是石油和天然气运输最经济、最合理的的方式。近年来，随着我国的油气管道技术的迅速发展，高压输送和高钢级焊管的工程实践方面已经达到国际先进水平。随着国内外众多大项管道工程的规划以及建设，管道的铺设服役环境将日益残酷，对基于应变设计的大变形管线钢的需求会越来越多。开发大变形管线钢等高附加值产品已经引起了国内的关注，这可促进企业技术改造、产品升级。实现大变形管线钢的国产化具有非常可观的社会效益和经济效益。

屈服强度是描述管线钢力学性能的一个重要参数，但是当钢板制成钢管的过程中，会由于发生包申格效应而使钢管屈服强度降低，性能不合格。包申格效应是金属材料所具有的普遍现象，即预先加载产生微量塑性变形后，反向加载屈服强度降低。已有的研究表明包申格效应大小主要是受钢的化学成分、晶粒度、析出物和位错等影响。钢管在成形过程中，会发生应变硬化和包申格效应两种机制，应变硬化提高屈服强度，包申格效应降低屈服强度，两种机制相互竞争使制管后的屈服强度或升高或降低。

油气输送管线通常采用外防腐技术对钢管进行外部涂层防腐处理。涂层防腐工艺过程中，采用中频感应加热，使钢管外表面温度达到200~250℃，使环氧粉末、胶粘结、聚乙烯熔化并粘附于钢管表面。钢管成形、扩径及防腐处理前的抛丸处理使管线钢产生塑性变形，而之后的钢管防腐层涂敷过程中受到高于200℃以上的温度影响，从而容易诱发应变时效，使钢管的屈强比升高，均匀变形伸长率降低，韧性下降，从而使变形能力变差。

因此，钢中包申格效应会使制管后钢的强度降低，而应变时效效应会使钢管的变形能力下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低包申格效应及低应变时效效应的钢管及其制造方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种低包申格效应及低应变时效效应的钢管：该钢管的组份及质量百分比为：C 0.02~0.06%、Si 0.05~0.42%、Mn 1.61~1.99%、P≤0.020%、S≤0.010%、Nb≤0.11%、V≤0.06%、Ti≤0.05%、N 0.0010~0.0080%、Cu≤0.50%、Cr 0.60~1.00%、Ca≤0.010%，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步优化，该钢管的组份及质量百分比为： C 0.02~0.04%、Si 0.05~0.30%、Mn 1.61~1.91%、P≤0.010%、S≤0.005%、Nb≤0.11%、V≤0.06%、Ti≤0.030%、N 0.0010~0.0060%、Cu≤0.50%、Cr 0.61~0.90%、Ca≤0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明提供了两种钢管的制备方法，具体为：

第一种方法，包含以下步骤：

a) 经铁水预处理、冶炼、精炼、连铸及热机械控制轧制控制冷却过程制备所述各组份及质量百分比的钢板（针状铁素体组织）；

b) 将钢板采用JCO工艺(“J”成形+“C”成形+“O”成形)成形成钢管；

c) 采用直缝埋弧焊焊接；

d) 仅将钢管焊缝以外的管体加热至奥氏体加铁素体两相区700~900℃，保温时间为6~15min，以10~50℃/s的速率冷却到室温，得到铁素体加马氏体/贝氏体组织；

e) 进行扩径；

f) 进行涂敷处理。

较好地，步骤（b）中，JCO工艺成形步数为11~21；步骤（c）中，焊接时，焊接线能量为10~60kJ/cm，焊接速度为1.00~2.00m/min；步骤（e）中，扩径量为0.5~1.5%；步骤（f）中，涂敷温度为170~300℃。

第二种方法，包含以下步骤：

a) 经铁水预处理、冶炼、精炼、连铸及热机械控制轧制控制冷却过程制备所述各组份及质量百分比的钢板（针状铁素体组织）；

b) 将钢板加热至奥氏体加铁素体两相区700~900℃，保温时间为6~15min，以10~50℃/s的速率冷却到室温，得到铁素体加马氏体/贝氏体组织；

c) 将钢板采用JCO工艺(“J”成形+“C”成形+“O”成形)成形成钢管；

d) 采用直缝埋弧焊焊接；

e) 进行扩径；

f) 进行涂敷处理。