[发明专利]一种625MPa级UOE焊管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及UOE焊管及其制造方法，特别涉及一种625MPa级UOE焊管及其制造方法，该UOE焊管可用于油气管道输送、海工及其他结构件应用的相关领域。

背景技术

在“低碳经济”发展的大背景下，“十二五”期间我国各主要用钢行业都将加大绿色、低碳、节能环保型钢材的使用力度，尤其是能源、建筑、汽车、家电、集装箱、工程机械等用钢行业对于高强度、耐腐蚀、长寿命等钢材性能提出了更高的要求。625MPa及以上钢级的UOE焊管的开发应用正适应这一趋势，该产品可以应用于能源管道、海洋工程以及建筑结构等领域。

管道输送是石油天然气输送最经济高效的输送方式之一，我国油气管道建设已有数十年的发展历史，管道材料也从最初的A、B级钢发展到X42～X80等API X系列钢级，550MPa级的X80也是目前大规模应用的最高钢级。管道行业在“十二五”期间的升级对钢材质量提出了新要求，未来5年中国的油气管道干线建设将投资3500亿元，建设西气东输三线(霍尔果斯—韶关)、西气东输四线(吐鲁番—中卫)、中缅油气管线(缅甸西部港口皎漂市—昆明)、中卫—重庆—贵阳输气管线、陕京四线等天然气输送管道。为了节省建设时间、减少管道占地和投资，480亿立方米/年的大输量管道成为未来管道建设的重点，因此625MPa及更高强度焊管的开发及应用不仅有利于减少用钢量、降低管道施工和运营成本，同时还可提高输送效率，是未来管道建设的理想选择之一。

高强度UOE焊管具有重量轻、强度高、寿命长等优点，也是广泛用于海洋工程、建筑、桩、支柱及其他结构件的普碳钢焊管的换代产品。通过提高强度，这种焊管可大幅度减轻结构重量，可以实现大高度、大跨度的结构建造，降低金属消耗，提高劳动生产率；进一步提高韧性，可安全应用于极地、低温等环境领域。高强度焊管在欧洲、美洲、日本及东南亚等发达国家已进行了深入研究，而中国则处于起步阶段。

现有高强度UOE焊管的成分设计、显微组织设计及制管方式的特点如下：

成分设计上，如中国专利CN100398684通过采用B微合金化可以显著提高钢的强度，但钢的韧性相对偏低；日本专利JP61099660A采用高Cr、Ni合金设计来改善焊管的耐蚀性，合金成本较高；中国专利CN200780024813.2未对N、O等气体元素进行限定，但高的N、O含量有损钢的低温韧性和时效性能。

在显微组织设计上，现有技术常采用多相组织设计，如中国专利CN200480037950.6采用20％以下的多边形铁素体和80％以上的贝氏体显微组织设计，由于有相界面的存在不利于提高钢的冲击韧性，同时相比例的波动易造成性能波动。

在制管方式上，现有技术常采用螺旋管、JCOE管以及无缝管等方式，如中国专利CN200710117991.1采用双缝焊进行制管，尺寸精度较差，且焊缝较长使用安全性较差；中国专利CN100398684、ZL200710185350.X、CN200710185346.3均采用JCOE制管方式，而该方式残余应力较高、管型尺寸较差，不利于现场施工和焊接；还有如中国专利ZL201010112123.6、CN201010216400.8均采用螺旋焊制管方式，同样该制管方式无全管扩径工序，残余应力分布不均匀、管型质量较差，同时焊缝较长，安全可靠性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种625MPa级UOE焊管及其制造方法，该焊管屈服强度高于625MPa、抗拉强度高于700MPa、-20℃低温冲击功高于230J、-20℃DWTT剪切断口面积百分数大于85％，同时具有可制造性。该焊管可用于油气输送及高强结构。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明625MPa级UOE焊管外径范围为壁厚范围为10.0～20.0mm。钢板采用C-Mn-Nb成分体系、低C合金化的成分设计，并采用宽厚板轧机进行原材料钢板生产，配合合适的控制轧制及DQ+ACC控制冷却工艺，制造出以下贝氏体为主的高强度高韧性原材料钢板；经C、U、O成型及预焊、内焊、外焊、扩径等工序获得具有高强度、高韧性的UOE直缝焊管。