[发明专利]一种深海管线用高强度厚壁焊接钢管及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种海底油气输送管道用管线钢及钢管制造技术领域，具体涉及一种深海管线用高强度厚壁焊接钢管及其制造方法。

背景技术：

海洋蕴藏着极其丰富的油气资源，其石油资源量约占全球石油资源总量的34％。近年来全球油气新发现中较大的发现主要位于海上，海洋石油储量和产量在全球石油产量中所占的份额也在不断增加。随着全球油气需求的快速增长和陆上油气资源危机问题的日渐突出，海洋油气资源无论对整个世界石油工业，还是对未来世界经济的发展，都有非常重要的意义。

海底油气输送管道是海上油气田开发与生产的不可或缺的生命线工程。深海环境十分复杂，考虑到深海管道的结构稳定性和施工、服役的安全性，海底管道对管线钢材料、管道焊接、施工、维护等提出了比陆上更高的要求，对钢管的强度、塑性、韧性、抗压性能、耐腐蚀性能、尺寸精度等都有着严格的要求。随着能源开发逐渐从陆地走向海洋甚至深海，深海油气输送管正在向厚规格和高强度方向发展，对管线的安全可靠性能提出了更严格的要求。

近年来世界石油勘探重点已由陆地转向海洋，由浅海转向深海，深水和超深水的油气资源的勘探开发已经成为世界油气开采的重点领域。深海管道用的钢管正向高强度、大壁厚、耐腐蚀方向发展。随着我国深海油气勘探开发技术的进步，国内多家钢厂及制管企业已投入到海底管线钢及钢管的研发当中。中国专利局2014年2月5日公布的公布号为CN103556054A的发明专利，专利名称为一种高强度中口径厚壁海底管线管及其制造方法，该发明管线管的化学成分为C:0.04％～0.08％，Si:0.20％～0.35％，Mn:1.40％～1.65％，P≤0.015％，S≤0.003％，Ni≤0.30％，C≤0.10％～0.30％，Cu≤0.25％，Mo≤0.35％，Nb:0.02％～0.06％，V≤0.06％，Ti:0.008％～0.030％，Al：0.015％～0.050％，N≤0.01％，B≤0.0005％，Al/N≥3，Nb+V+Ti≤0.12％，余量为铁及不可避免的杂质，板材组织以针状铁素体为主，涉及的是一种壁厚为31.8mm中口径直缝钢管的制造；其制造方法包括包括焊接引息弧板、铣边、预弯边、JCO成型、合缝及预焊、内焊、外焊、第一次超声波检查、第一次X射线检查、机械扩径、水压试验、倒棱、坡口加工、第二次超声波检查、第二次X射线检查、管端磁粉检查、矫直和外观质量检查。本发明与该管线钢的化学成分不一样，并且是针对管径为762mm～1016mm、厚壁为36.5mm～40.5mm直缝埋弧焊管，上述制造方法中所采用的制管成型、焊接等工艺参数仅适用于管径765.2mm、壁厚31.8mm直缝埋弧焊管的制造，钢管的性能主要侧重钢管的强度和韧性，仅适用于对管材塑性和耐腐蚀性能要求较低的海底管线，本发明从管线管材料设计、焊接材料选择、制管工艺参数制定、成型、焊接及扩径等关键工艺过程控制等技术角度，主要开发了具有高塑性和耐腐蚀性能要求的深海用大口径超厚壁油气输送钢管，钢管具有高强度(屈服强度≥485MPa)、高塑性(屈强比≤0.85，伸长率≥50％，均匀延伸率≥6.0％)、高韧性(-20℃下，管体的冲击功≥300J，焊接接头的冲击功≥120J；在0℃下，管体及焊接接头的CTOD特征值δm≥0.25mm)及耐腐蚀(管体及焊接接头位置的硬度≤250HV₁₀，满足相关腐蚀性能试验标准要求)。

深海管线在铺设过程中变形大，横向、纵向均有变形，钢管需具有良好的抗应变能力，管线设计应采用基于应变的设计方法，保证钢管具有较高的塑性的。同时，深海溶氧量增加，海水、海泥和海底微生物造成钢管腐蚀行为更加复杂；对含有H₂S和CO₂的油气介质来说，在深海管道高压输送条件下，腐蚀将加剧。因此，具备高塑性和耐腐蚀性能的钢管对保证深海管线安全可靠性的重要性得到凸显，是深海用高强度厚壁焊接钢管需要解决的关键问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种深海管线用高强度厚壁焊接钢管及其制造方法，通过本发明制造出的X70钢级、管径762mm～1016mm、厚壁36.5mm～40.5mm直缝埋弧焊管，钢管管体屈服强度≥485MPa，屈强比≤0.85，伸长率≥50％，均匀延伸率≥6.0％，焊接接头抗拉强度≥570MPa；在-20℃下，管体的冲击功≥300J，焊接接头的冲击功≥120J；在0℃下，管体及焊接接头的CTOD特征值δm≥0.25mm；本发明的焊接钢管具有很好的塑性和耐腐蚀性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：