[发明专利]一种矿浆输送焊管管线用耐磨钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨钢，特别涉及一种矿浆输送焊管管线用耐磨钢及其制造方法，适用于煤矿、石化矿石等矿浆或泥沙浆体的输送。

背景技术

传统煤矿等石化矿原料都是通过车辆等进行道路运输，需要占用土地破坏生态来修建道路，并消耗大量石油能源，并且粉矿尘还会给沿途造成污染。目前，有新的产业技术将矿石原料粉碎后与水混合成浆体通过管道运输，就如同石油运输一样，可以避免矿石运输带来的土地占用、环境污染、生态破坏等问题。但矿石浆体不同于石油，浆体中的矿石颗粒具有很高的硬度，在输送过程中会对管壁造成冲刷磨损，而且耐磨性能将决定管线的服役寿命。因此煤矿浆体输送管线不担要具备石油管线的高压输送能力，还要有更好的耐磨性能，以增加服役周期。同时，由于在使用过程中管壁磨损不可避免，管线在相对石油输送管更短的时间内要进行更换，因次，低的生产成本也是这类管线管的重要特性要求。

当前，针对煤矿等矿浆的输送管线管用钢板仍然处于开发起步阶段，还少有专门的具有耐磨损特性的管线管供该类工程应用，而是常采用普通的天然气或石油管线管，达不到理想的使用寿命，因此造成矿浆输送的投入成本较高。另有少量具有耐磨特性的输送管道用钢管，其制造方法通常是采用材料复合的方法或特殊的钢管内壁表面涂覆处理的方法，使钢管形成很硬的内壁来抵御磨损。

如中国专利CN201210418358.7是用65#高锰钢作为内壁材料与16#锰钢外壁材料通过特殊工艺进行复合，形成复合材料来制作钢管；而中国专利CN92112113.X则涉及一种复合耐磨钢管，是在内壁通过涂覆固化的方式形成一层树脂、石砂等组成的耐磨内衬材料。显然这些通过双层材料复合的方式制成的耐磨钢管不但生产成本很高，工艺特殊复杂，其应用上也只适用于如水泥泵管等小用量而高耐磨的特殊环境，与本发明涉及矿浆长距离输送的大型工程应用区别很大。

中国专利CN201210224112.6则涉及一种经济型耐磨钢管用钢板，是通过提高钢板材料耐磨性达到钢管耐磨要求的，其钢板是一种很高的碳含量的热轧卷板，C含量0.42～0.60%。如此高的碳含量，不但使得钢板强度很高，难以制管成型和焊接，也显然无法满足输送管线工程现场施工的焊接要求，无法用于矿浆输送管道的建设。

中国专利CN99107807.1也公开了一种具有耐磨蚀性的浆体管线用钢，与本专利有所区别的是设计材料为了提高耐腐蚀性能而添加较多的Cr、Cu、Ni等耐蚀元素，同时为了降低碳当量达到钢管焊接要求而降低C（0.02%～0.05%）、Mn（0.5%～0.8%）含量，为了提高强度又不得不采用较多的Mo（0.15%～0.30%）。该发明侧重于提高钢板的耐蚀性能，Cr、Cu、Ni、Mo元素含量的增加大大增加钢的制造成本。而对于普通矿浆来说，浆体输送对钢管管壁的破坏主导因素是磨擦损失，而并非腐蚀损失。增加钢管材料的耐蚀性能并不能有效增加钢管管壁的耐磨损特性，其效用产出和成本投入比不如降低钢板生产成本、提高耐磨性更具优势。

发明内容

本发明的目的在于设计一种矿浆输送焊管管线用耐磨钢及其制造方法，具有成型性和焊接性，同时具有优良的耐磨损性能，可以延长钢管对浆体输送的服役寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明采用无Mo、Ni的C-Mn-Cr-V系成分设计。传统焊管管线用钢板通常都是C-Mo-Ni-Cu系的成分设计，Mo、Ni、Cu等合金元素往往是传统的常规添加元素，几乎所有管线钢均添加Mo、Ni贵合金元素来达到钢管的强度韧性等力学指标。本发明基于磨损损失的使用特性要求，摒弃Mo、Ni、Cu等贵金属元素，采用C-Mn-Cr-V系成分设计。通过增加C含量上限到0.10%，并通过轧钢时双阶段大冷速低温终冷的工艺保证钢的强度等性能。相比于传统管线用钢，本发明提高Cr元素含量，减少管线磨损过程中的电极腐蚀。比较显著的是，本发明相对传统管线钢添加更高含量的V元素，不但可以提高强度，更重要的是可以在钢中形成高硬质点，大大增加钢板的耐磨损性能。