[发明专利]一种大口径厚壁海洋用无缝钢管及其TMCP生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种大口径厚壁海洋用无缝钢管及其生产方法，具体是采用TMCP生产方法生产的海洋用大口径中厚壁钢管的生产方法。

背景技术

 随着近海和深海油田的开发，大规格和厚壁管线的需求量正逐步增加。为了使得更远更深的油气输送到海岸，相应的管线要求长度更长、强度更高、壁厚更大，因此管线不仅仅要求良好焊接性能，高的强度和更高的低温韧性，也需要高的抗挤毁性能和抗腐蚀性能。达到高的的抗挤毁性能要求，一方面是通过增加钢级来提高，另外一种方式就是提高壁厚来达到，对于管线而言，提高钢级不仅仅涉及到裂纹扩展的问题，因此需要有更好的焊接性能，提高壁厚则会增加钢材的使用量，增加成本，因此，基于以上因素考虑，在提高钢级的同时提高壁厚来满足深海对抗挤毁性能的要求不失为明智之举。能源需求刺激着石油天然气管线建设快速发展。为提高管道输送效率，降低能耗，减少投资和运营费用，长距离输送管线向高压、大口径、厚壁发展己成趋势。同时，从管线安全性和焊接施工等方面考虑，对管线用钢的强度、韧性、焊接性和抗腐蚀性等性能不断提出了更高、更严格要求。

传统的大口径海洋用无缝钢管的生产一般采用穿孔+连轧+定径、穿孔+磨削（机加工）、穿孔+热扩管的生产，这些生产方式都存在一定的弊端，如：连轧机组的规格较小，国内最大的连轧管机组为某厂的Φ460机组；穿孔+磨削或热扩管的工艺生产，轧制变形量太小，钢管的工艺性能较差，且热扩管缺陷较多，因此这些生产方式都制约了海洋管线的发展。并且国内很少有能做大口径中厚壁海洋管线，一般壁厚都在20mm左右，超过20mm的钢管机械性能很难达到要求。

 

发明内容

本发明为解决海洋用无缝钢管的开发，利用本企业装备的优势开发TMCP生产工艺生产一种高强度、高韧性的海洋用无缝钢管：屈服强度：690～810Mpa，抗拉强度：770～960Mpa，延伸率≥18%，-40°C冲击功≥120J。

实现上述目的措施：

其组分和质量百分比为：C：0.05～0.09%，Si:0.17～0.37%,Mn:1.4～1.85%,P≤0.015%,S≤0.008%,V:0.06～0.08%, Nb:0.03～0.05%,Ti：0.02～0.04%，Ni≤0.10%,Cu≤0.15%, Mo:0.20%～0.40%, Cr:0.10%～0.30%,B≤0.0005%，Al:0.015～0.045%,Al/N≥2，CEpcm≤0.25，其余为Fe和微量杂质元素。

采用TMCP的方法生产高强度，包括以下步骤：

①    上述钢种组成元素重量成分配料冶炼，电炉或转炉炼钢，经LF精炼完后的钢水经过VD真空除气，喂入钙丝控制夹杂物形态，随后喂入钛丝，后上连铸平台进行连铸，连铸过程中采用电磁搅拌和气体保护；并控制A、B、C、D和DS类夹杂不大于1.5级，且单系和不大于6.0级，气体含量[0]≤38PPm，[N]≤80PPm，[H]≤2.5PPm。

②    轧制

1） 检验合格后的定尺连铸坯在环形加热炉内加热，加热炉炉温控制为1200 ～1240°C，穿孔温度控制为1200～1220°C，变形量≥40%。

2） 穿孔后内外除鳞，进行皮尔格轧制，轧制温度950～1050°C，变形量≥60%。

3） 皮尔格轧制后，进行回转定径，变形量≤5%，终轧温度820～850°C。

4） 定径后采用在线淬火，冷却速度5～15°C/S，冷却至室温。

5） 淬火后采用540°C～560°C回火，空冷至室温。

本发明中各元素、轧制工艺的作用及机理：

①    C，Mn是最有效的固溶强化元素，随着钢中的C，Mn含量的增加，其成品的屈服强度和抗拉强度也相应增大，特别是屈服强度上升较为明显。钢中加入Mn能防止在热加工时因硫引起钢的脆化。碳低于0. 05%钢的强度达不到目标要求；锰高于1. 90%同样会明显降低焊接性能，且大幅降低延伸率和冲击韧性。因此C, Mn含量控制范围分别为：0.05-0.09%，Mn:1.4～1.85%。

②    钢中S，P是有害杂质元素，钢中P，S含量越低越好。当钢中S含量较多时，热轧时容易产生热脆等问题；而钢中P含量较多时，钢容易发生冷脆，此外，磷还容易发生偏析。