[发明专利]适用于低温环境油气输送用弯管和管件用钢及制造方法

说明书

一种适用于低温环境油气输送用弯管和管件用钢及制造方法，属于高强度低合金钢技术领域。可用于制造对低温韧性有极高要求的低温场站弯管和管件用钢生产领域。该弯管和管件用钢的化学成分质量百分比为：C:0.02～0.05wt％、Si:≤0.50wt％、Mn：0.2～1.3wt％、Nb：0.02～0.06wt％、Mo:0～0.50wt％,Ni:0.5～2.5wt％,Cr:0～2.0wt％,Cu:1.0～2.0wt％、P：≤0.015wt％、S：≤0.003wt％，其余为Fe及不可避免杂质。制备方法包括：冶炼、连铸、加热、控轧控冷、淬火和时效处理。优点在于，适用于低温场站用弯管和管件用钢板在具有较不同强度等级X65～X80的同时，兼具优异的低温韧性CVN(‑80℃)≥180J，可适用于纬度较寒冷地区场站和悬跨管段的弯管和管件。

技术领域

本发明属于高强度低合金钢技术领域，具体涉及一种适用于低温环境油气输送用弯管和管件用钢及制造方法。

背景技术

随着世界油气资源枯竭，新的资源开采逐渐向极地、海洋、沙漠等地质条件恶劣的地区延伸。高寒地区气候寒冷，环境恶劣，甚至常年冻土或冰雪覆盖，途径该地区的管道必须具备良好的低温性能。同时，为提高油气输送效率，现代管道建设向着高钢级、厚规格方向发展。目前，国际上以俄罗斯巴甫年科沃-乌恰天然气管道为代表的高钢级(K65)低温管道(最低操作温度-20℃，最低施工温度-60℃)，已实现单管输气量500亿m3/a。我国近几年出于能源战略考虑，正在加快推进西北、东北等进口油气战略通道建设，正在建设中的中俄东线管道(最低环境温度-45℃)是国内首条大口径(1422mm)低温环境服役管道。为确保低温管道运行安全，材料断裂韧性控制是关键。低温弯管和管件用钢除了具有一般管线钢所具有的高强高韧性能要求外，由于生产制造过程及使用用途的特殊性，还必须具有一定的淬透性和优异的低温韧性，对板材的成分设计和生产制造工艺提出了很高的要求。这对于采用传统成分、工艺和组织体系的钢管来说无疑是巨大的挑战。

为确保低温弯管和管件具有较高的低温韧性、良好的淬透性和优异的焊接性能，本发明的钢板碳含量一般都控制在0.05％以下。与此同时，成分中添加了1％以上的Cu，可以通过在热处理时效过程中析出大量的ε-Cu来弥补因降碳所带来的强度损失。所以，该类型的钢板在具有高屈服强度同时，还具有优异的低温韧性和良好的焊接性能。特别适应于纬度较高寒冷地区场站和悬跨管段的弯管和管件用钢，以满足其严格的低温韧性要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于低温环境油气输送用弯管和管件用钢及制造方法，本发明的钢板在具有较不同强度等级(X65～X80)的同时，能够大幅提高其低温韧性。通过调整钢板成分范围，可涵盖X65、X70和X80钢级，抗拉强度：535～825MPa，屈服强度：450～705MPa；-80℃的低温冲击韧性大于180J。可用于制造对低温韧性有极高要求的寒冷地区场站弯管和管件用钢生产领域。

本发明适用于寒冷地区高韧弯管和管件用钢板在具有较不同强度等级(X65～X80)的同时，兼具优异的低温韧性(CVN(-80℃)≥180J)，可适用于纬度较高寒冷地区场站和悬跨管段的弯管和管件用钢。

本发明的弯管和管件用钢的化学成分质量百分比为：C:0.02～0.05wt％、Si:≤0.50wt％、Mn：0.2～1.3wt％、Nb：0.02～0.06wt％、Mo:0～0.50wt％,Ni:0.5～2.5wt％,Cr:0～2.0wt％,Cu:1.0～2.0wt％、P：≤0.015wt％、S：≤0.003wt％，其余为Fe及不可避免杂质。。

本发明的一种适用于低温环境油气输送用弯管和管件用钢的制造方法包括：冶炼、连铸、加热、控轧控冷、淬火、时效处理。工艺中控制的技术参数为：

热轧过程主要特征包括：铸坯加热温度为1100～1220℃，根据坯料厚度，其加热时间为2～6小时；