[发明专利]一种低温韧性优异的厚规格X80管件钢管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金高强度管件钢管制造的技术领域，具体的涉及一种低温韧性优异的厚规格X80管件钢管及其制备方法。

背景技术

随着石油管道行业的陆续开工，特别是中俄东线的开工，管线需要经过高寒地区、永久冻土等一系列地质恶劣的地区，在这些地区铺设管道时，需要部分耐低温的厚规格管件钢管。管道所需部分管件需要裸露在的气温-45℃温度下，管件厚度达到50mm以上，这类管件钢在钢板卷管时由于合金含量高，容易加工硬化，在保证热处理后钢管的强度的基础上很难再兼顾低温韧性。因此，迫切需要对在极寒环境下韧性优异的厚规格管件钢管进行研究和生产，满足管件市场的需求。

为满足厚规格X80管件钢管低温韧性指标的要求，必须以其高性能为目标，从成分设计、卷管、焊接和热处理工艺之初就详细周密制定，采用这些技术能够提供安全可靠的系统，同时稳定生产及安全的工程应用。本发明针对生产高低温韧性优异的厚规格X80管件钢管的诸多难题，结合现场的生产实践和工艺装备，采用低碳多元微合金独特成分设计，合理控制Ti/Al比和Al/N比，精准控制卷管、焊接和热处理工艺来保证厚规格X80管件钢在热处理后具有优异的低温韧性性能，解决了厚规格X80级别管件钢卷管工艺窗口窄，性能不稳定特别是热处理后韧性差的难题。实现了厚规格X80管件钢的高效、稳定、批量化生产。为推进厚规格管件钢的大规模工业化生产起到了积极重要的作用。

现有技术中均没有考虑到Ti/Al比和Al/N比对管件钢低温韧性的影响，亦没有从系统考虑成分设计、成型工艺参数、预焊、内外焊工艺、扩径工艺和热处理关键工艺对管件钢低温韧性的影响，只是涉及部分工艺参数，没有从整体上考虑各工艺的衔接和协调，很难稳定的保证管件钢板的低温韧性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种低温韧性优异的厚规格X80管件钢管及其制备方法，在提高现场生产效率和保证钢板稳定生产前提下，生产出具有低温韧性性能优异的X80管件钢管。借助低碳多元微合金成分设计，综合利用精准的卷管、焊接及热处理工艺生产出具有优异低温韧性性能的厚规格X80管件钢管。

本发明的技术方案为：一种低温韧性优异的厚规格X80管件钢管，化学组成按照重量百分比如下：C：0.04-0.07%，Si：0.20-0.30%，Mn：1.70-1.90%，P≤0.01%，S≤0.005%，Nb：0.035-0.070%，Mo:0.20-0.25%，Cu:0.10-0.20%，Cr:0.15-0.25%，Ni:0.15-0.30%，Ti：0.03-0.04%，Al：0.01-0.02%，N≤0.005%，2≤Ti/Al≤3，2≤Al/N≤5，V:0.02-0.04%，Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B≤0.22%，

Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15=0.41%-0.53%；余量为Fe及其不可避免的杂质。

所述低温韧性优异的厚规格X80管件钢管制备方法，包括以下步骤：（1）原料钢板入库及检验；（2）钢板上料；（3）钢板超声波探伤；（4）铣边；（5）预弯；（6）钢板成型；（7）预焊；（8）预焊后检查、修补；（9）内焊；（10）1#超声波探伤及外观检查；（11）1#X射线探伤及内焊缝检查；（12）外焊；（13）机械扩径；（14）水压试验；（15）管端倒棱；（16）2#超声波探伤及外观检查；（17）管端磁粉探伤；（18）2#X射线探伤；（19）弯制成型；（20）热处理。

所述步骤（4）铣边中钢板两边铣边均为20mm，钢板采用JCOE成型工艺，先把钢板压成“J”形，再将钢板的另一半压成“C”形，最后形成开口的“O”形，冲压道次共计21道次或者23道次，其中压制“J”形道次4-5道，“C”形道次13-15道，压制“O”形道次3-5道次，每道次压制完成后间歇5-6秒进行下一道次变形，道次压下量采用递增方式进行直至理想屈率，总压下量为580±3mm。

所述步骤（7）预焊中采用CO2气体保护焊，气体焊丝为直径3.2mm的CHW-60C焊丝，焊接前进行预热，预热温度15℃-20℃，气体混合比为CO₂/Ar=18%/82%,流量为45-55L/min，焊接线能量为6-7KJ/CM，焊速2-3m/min，采用直流反接电流1050-1250A，电压20-26V。