[发明专利]X80管线用大直径无缝钢管的管坯及其生产方法

说明书

X80管线用大直径无缝钢管的管坯及其生产方法，属于冶金工业的无缝钢管制造技术领域，将转炉铁水和废钢混合进行电炉冶炼，取得粗钢水；再将硅钛合金包芯线加入到钢水中进行硅钛氧化物反应；再将钢水进行造渣、脱硫，然后调整C、S含量，调整Si、Ti含量，取得精炼后的钢水；将精炼后的钢水通过浇注、拉伸，形成连铸圆管坯。该连铸圆管坯可用于生产天然气输送管线用大直径无缝钢管，其焊接性能好，低温韧性和抗腐蚀能性能优良。

技术领域

本发明属于冶金工业的无缝钢管制造技术领域，特别涉及用于加工X80 钢级大直径无缝钢管的管形坯料的生产工艺。

技术背景

X80是高强度管线钢的美国石油学会分类型号，其最小屈服值为555 MPa。

随着我国天然气增长需求，管道建设领域内提高管道输送效率，降低能耗，减少投资和运营费用，长距离输送管线向高压、大口径、厚壁发展已成趋势。

例如现有在某些天然气输送管线上使用了规格为X80的大直径直缝焊管，其制造工艺为用宽幅钢板焊接成型，但现有的5米宽轧机已不能满足轧制要求，同时由于纵向焊缝的存在，在低温环境下（-45℃）焊缝的冲击性能不能满足要求，需要在整条管线外采用电阻丝缠绕，通过对电阻丝加热的方法提高管线的表面温度，这种运行方式增加了运行成本及维护管理的难度。另外为了满足地质条件差及人口密集的四类地区的要求，钢管的壁厚要增加到35mm以上，对于钢板的轧制及钢管的焊接成型具有一定的难度，到目前还没有解决，并且随着管道输送压力的提高，对钢管的耐压性能也进一步提高。

人们试图采用无缝钢管来替代以上有缝钢管，因为无缝钢线在形成管线时由于没有纵向直焊缝，只有对接环焊缝，因此其耐爆破止裂性能好，安全性高。但是对于输气主干线来说，为了提高输送量和安全性，提高用钢等级和设计安全系数是一个有效办法，然而1000mm以上直径的无缝管线还是个没有解决的难题，同时还存在制造成本的因素。

另外，已有的生产大直径无缝钢管的方法是对小直径坯料采用顶杆式扩管，过程是：将锥形顶头固定在顶杆上，将毛管套在顶杆外面，通过中频感应线圈对毛管的一端进行加热，当毛管的温度达到工艺要求时，启动工作油缸推动毛管通过顶头实现减壁、扩径，这种方法生产的钢管容易表面裂纹、管体开裂、壁厚不均，其内表面存在麻坑、管体发生弯曲变形，另外由于多次局部加热还会引起组织晶粒粗大而导致管体强度下降等质量缺陷。同时，其生产效率低，自动化程度低，不利于大规模高效生产。

发明内容

为解决上述问题，本发明的第一目的是提供一种可用于生产X80管线用大直径无缝钢管的管坯，以使通过对该管坯进行加工形成的无缝钢管可以满足天然气长距离、高压力、大输送量、耐低温和安全性的需求。

本发明之X80管线用大直径无缝钢管的管坯的化学成分及重量百分比为C：0.08～0.12%、Si：0.17～0.25%、Mn：1.45～1.55%、P：≤0.010%、S：≤0.005%、Cr：0～0.15%、Ni：0.18～0.22%、Cu：0.16～0.20%、V：0～0.03%、Ti：0.005～0.020%，余量为Fe及不可避免的杂质；管坯每米弯曲度≤6mm，总弯曲度不大于总长度的0.6%。

本发明改变了传统的钢管通过加入合金成分如Cr、Mo、V、Nb等贵重稀有金属来提高合金材料的强度的方法。本发明管坯采用较低的碳含量，通过加入微量的Ni等合金元素来提高低温冲击韧性，采用氧化物冶金法可显著提高合金材料的强度和低温韧性，以利于后续的无缝钢管的生产加工工艺。

本发明的第二目的是提出X80管线用大直径无缝钢管的管坯的生产方法。

本发明包括以下步骤：

1）将转炉铁水和废钢混合进行电炉冶炼后，取得粗钢水；

2）精炼炉中，将硅钛合金包芯线加入到粗钢水中进行硅钛氧化物反应；在所述硅钛氧化物反应过程中，保持钢水中氧含量为30～80ppm；