[发明专利]中口径9Ni低温用无缝钢管及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金行业无缝钢管生产领域，具体涉及一种利用MPM限动芯棒连轧工艺生产的中口径9Ni低温用无缝钢管。

背景技术

9Ni低温用钢由于具有优良的机械性能和良好的低温韧性，广泛应用于液化天然气的存储和运输。此牌号的无缝钢管使用设计温度为-158～-162℃的低温环境，且工作压力在0.5～29N/mm²的压力下，其工作状态为高压和低温，在其工作环境下其表面承受着压应力、内外表产生巨大的热应力。因此，对9Ni的使用性能要求非常高，要求此牌号的钢种即要有良好的机械性能又要有优良的低温韧性。目前，使用的中口径9Ni低温用钢管大多为焊管，即用板材焊接而成，采用焊接工艺生产9Ni低温用钢管对焊接工艺要求非常高，相应的生产成本也高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种利用MPM限动芯棒连轧工艺生产的中口径9Ni低温用无缝钢管。

本发明的技术方案是：一种中口径9Ni低温用无缝钢管，成分以质量%计，具体有：C： 0.06≤、Si：0.13～0.28、Mn：0.40～0.70、P：0.010≤、S：0.003≤、Ni：8.70～9.30、Mo：0.03～0.07、Al：0.010～0.040，其余部分为Fe及不可避免的杂质。

9Ni钢的超低温钢要求P、S含量特别低，以减少其脆性倾向，其成分中除了含有碳钢基本成分Fe、C、Si、Mn外，主要含有较高的Ni元素。具体的化学成分设计。

Ni为奥氏体稳定元素，尤其是对材料在低温下的稳定性至关重要，Ni降低韧脆转变温度的能力仅次于N，是金属元素中最好的降低韧脆转变温度元素，Ni有利于提高材料的淬透性和强度，同时还能提高材料的低温塑性。

Mn是奥氏体稳定元素，同时也是基体强化元素，可以通过沉淀强化来提高强度，Mn还可以提高材料的淬透性，过低则强度达不到要求，过高则影响材料的韧性，而且Si、Mn以一定比例存在于钢中，还有利于抑制彼此偏聚。

Si在炼钢过程中是脱氧元素，对降低9Ni钢中有害元素0含量非常重要，Si同时可以提高强度，Si除了和Mn按一定比例存在于钢中抑制M偏聚外，Si还可以抑制P在晶界偏聚。

C可以通过间隙固溶提高强度，但C过多对焊接热影响区低温韧性有害，因此在保证强度的前提下，C应该越低越好。

S易与金属元素Mn形成析出物MnS，降低低温韧性，P容易在晶界偏聚，降低晶界抗裂纹扩展能力，降低低温韧性，因此S、P都是对低温韧性有害的元素，应控制在最低限度。

0、N与A1容易形成高溶点析出物A1₂0₃和A1N，而且析出物直径较大，能达到几微米，在析出物附近容易造成应力集中而成为裂纹源，严重影响基体的低温韧性，应尽量减少这几种元素含量。

Mo、W可以提高淬透性，从而提高材料的强度。

本发明还提供了一种利用MPM限动芯棒连轧工艺制造中口径9Ni低温用无缝钢管的方法，它包括：管坯检验→管坯下料→环形炉加热→锥型辊穿孔机穿孔→吹硼砂→MPM限动芯棒连轧机轧管→脱管机→步进炉再加热→高压水除鳞→定径→冷床冷却→管排锯锯切→矫直→漏磁探伤→人工检验及修磨→热处理→矫直→钢管内外表面修磨处理→超声波探伤→人工复检→清洁、标识、包装→入库。

其中钢坯加热、轧管及调质处理的具体步骤如下：

A、钢坯加热分预热、加热、均热过程；预热温度随炉温，时间≥180min；加热分为五段：加热一段温度960℃±10℃、时间20～30min，加热二段温度1170℃±10℃、时间30～40 min，加热三段温度1240℃±10℃、时间30～40 min，加热四段温度1270℃±10℃、时间30～40 min，加热五段温度1265℃±10℃、时间30～40 min；均热段温度1260℃±10℃、时间30～40 min。

B、轧管采用锥型辊穿孔机穿孔和MPM限动芯棒连轧管机组轧制， MPM限动芯棒连轧管机组在Φ139.7～Φ368mm外径范围内，轧制壁厚在6～40mm时，芯棒限动速度为0.6～1.5m/s，1#轧辊电机转速在300～900rpm之间，2#轧辊电机转速在300～900rpm之间，3#轧辊电机转速在300～900rpm之间，4#轧辊电机转速在300～900rpm之间，5#轧辊电机转速在300～900rpm之间，以保证中口径钢管的成形。