一种抗酸性管线钢的生产方法与流程
本发明属于冶金技术领域,涉及一种在线淬火+离线回火管线钢及其生产方法。
背景技术:
随着经济的发展和科技的进步,油气输送工程用管的安全问题日益受到重视。h2s是油气输送中有害介质之一,在输送过程中产生的h原子不断向钢中浸透,容易腐蚀管道,导致管道氢致开裂(hic),从而容引发管道安全事故。所以具有抗hic及sscc能力的管线钢越来越受青睐。目前国际上开采的油气均通过脱气处理,直接通过油气管道输送。
油气工程用抗酸性管线钢一般是采用控制、tmcp或者离线淬火+回火的工艺生产。而采用控制轧制的方法只适用于生产低级别管线钢,难以满足高强度的要求,tmcp的生产方法应用较广,但该工艺下生产可能会出现板形不良,组织不均等缺陷,离线淬火+回火的生产方法虽然解决了上述两种不足,但制造成本高,生产周期长,不适合工业化生产。
中国专利cn108342655a公布了“一种调质型抗酸管线钢及其制造方法”,该发明其生产工艺采用调质状态交货,生产周期长,成本高。同时钢板生产实例-40℃冲击功很不稳定,冲击值191~301j。
中国专利cn110541109a公布了“一种海底用抗酸管线钢x60mos及其生产方法”,其化学成分质量百分含量为:c:0.06%-0.08%,mn:1.40%-1.70%,碳含量较高,直接影响了抗hic性能,mn的质量分数也偏高,容易形成mn的偏析及带状组织,降低材料的抗hic性能。
中国专利cn108893678a公布了“一种抗酸管线钢及轧制方法”,该发明化学成分及质量百分比c:0.014%~0.024%,mn:0.60%~0.80%,碳与锰的质量分数均偏低,只适合低级别抗酸管线钢生产,难以满足高级别抗酸管线钢的强度要求,同时该发明的生产工艺为tmcp,与本发明在线淬火差别较大,冷却效果与均匀性都不如本发明好。
技术实现要素:
本发明旨在提供一种抗酸性管线钢的生产方法,采用在线淬火+回火的生产工艺,生产壁厚8~26.4mmx65ms,力学性能满足apispec5l-2017的要求,抗酸性能clr、ctr、csr及car均为0,即材料具备良好的抗hic和sscc性能。
本发明的技术方案:
一种抗酸性管线钢的生产方法,钢的化学成分质量百分含量为c=0.02%~0.04%、si=0.15%~0.35%、mn=1.10%~1.25%、p≤0.010%、s≤0.0015%、alt=0.020%~0.045%、nb=0.015%~0.045%、ti=0.010%~0.020%,mo=0.08%~0.15%,ni=0.08%~0.15%,cu=0.08%~0.20%,b≤0.0005%、pcm=0.12%~0.14%,余量为fe和不可避免的杂质;关键工艺步骤包括:
(1)加热:炉膛温度1100~1260℃,煤气流量4000nm3/h~4500nm3/h,空燃比1.0~1.25,炉压1~8pa,在炉总时间240~360min,加热速度4~10min/cm,出炉心部温度1200~1250℃。
(2)粗轧:中间坯设定≥3.5倍成品厚度,累积压下率≥60%,采用纵轧展宽,降低展宽对有效压缩比的影响,提高展宽后道次压下率至20%~30%,轧制温度1100~980℃。
(3)精轧:开轧温度900~980℃,累积压下率≥70%,单道次压下率13%~20%,轧制速度3~6m/s,终轧温度810~860℃。
(4)mulpic:采用dq冷却模式,水流量12000~14500m3/hr,开始冷却温度800~850℃,终冷温度250~300℃,冷却速率20~30℃/s。
(5)回火:回火温度500±10℃,保温时间25~35min,出炉后空冷至室温。
本发明具有的进步效果:(1)本发明采用独特的在线淬火+回火工艺,生产成本低,生产周期短,降低了制管过程钢管成型的硬化效果;(2)合理的铸坯断面设计,采用纵轧展宽,提高粗轧展宽后的有效压缩比,细化奥氏体晶粒尺寸,精轧高速低温轧制进一步压平破碎细化晶粒,同时采用dq在线淬火冷却模式,获得具有良好抗hic性能的针状铁素体组织;(3)具有高强度超强低温韧性,屈服强度480~530mpa,抗拉强度570~630mpa,延伸率a50=35%~55%,屈强比≤0.88,-60℃冲击为300~400j,-40℃落锤为85%~100%。
附图说明
图1为钢板sem组织图。
图2为钢板落锤断口形貌图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的内容。
实施例一:9.5mmx65ms回火管线钢的生产
钢的冶炼化学成分含量c=0.04%、si=0.20%、mn=1.18%、p=0.009%、s=0.0001%、alt=0.026%、nb=0.042%、ti=0.014%,mo=0.08%,ni=0.13%,cu=0.17%,pcm=0.14%,余量为fe和不可避免的杂质。
(1)加热:炉膛温度1100~1260℃,煤气流量4250nm3/h~4450nm3/h,空燃比1.16,炉压4pa,在炉总时间286min,加热速度6min/cm,出炉心部温度1228℃。
(2)粗轧:中间坯设定65mm,累积压下率73.1%,采用纵轧展宽,钢坯过来轧制4道次,钢坯在粗轧入口转钢,展宽后道次压下率分别为21.6%、24.3%、28.9%,轧制温度控制1100~980℃。
(3)精轧:开轧温度960℃,累积压下率85.4%,单道次压下率15%~20%,轧制速度4~6m/s,终轧温度820~860℃。
(4)mulpic:采用dq冷却模式,水流量12000~12500m3/hr,开始冷却温度810~850℃,终冷温度250~300℃,冷却速率27.6℃/s。
(5)回火:回火温度500±10℃,保温时间30min,出炉后空冷至室温。
实施例一9.5mmx65ms回火管线钢力学性能见表1。
表19.5mmx65ms回火管线钢力学性能
实施例二:25.4mmx65ms回火管线钢的生产
钢的冶炼化学成分含量c=0.03%、si=0.22%、mn=1.16%、p=0.008%、s=0.0001%、alt=0.024%、nb=0.043%、ti=0.016%,mo=0.09%,ni=0.13%,cu=0.16%,pcm=0.13%,余量为fe和不可避免的杂质。
(1)加热:炉膛温度1100~1260℃,煤气流量4250nm3/h~4500nm3/h,空燃比1.21,炉压3.5pa,在炉总时间292min,加热速度6.2min/cm,出炉心部温度1216℃。
(2)粗轧:中间坯设定80mm,累积压下率69.2%,采用纵轧展宽,钢坯过来轧制2道次,钢坯在粗轧入口转钢,展宽后道次压下率分别为20.4%、23.6%、26.8%,轧制温度控制1100~980℃。
(3)精轧:开轧温度920℃,累积压下率68.25%,单道次压下率13%~20%,轧制速度3.5~5.5m/s,终轧温度810~850℃。
(4)mulpic:采用dq冷却模式,水流量14000~14500m3/hr,开始冷却温度810~850℃,终冷温度250~300℃,冷却速率23.8℃/s。
(5)回火:回火温度500±10℃,保温时间32min,出炉后空冷至室温。
实施例二25.4mmx65ms回火管线钢的力学性能见表2。
表125.4mmx65ms回火管线钢的力学性能
实例一、实施例二这两种壁厚抗酸管线钢x65ms按照nacetm0284-2016标准进行抗hic腐蚀试验,试验溶液为a溶液,试验时间为96h,clr、ctr、csr及car均为0。抗sscc实验按照nacetm0177-2016标准进行,加载应力不低于实际屈服强度90%,720h实验后,宏观检查,试样均未发生断了,用10倍放大镜检查未发现裂纹,说明材料具备良好抗hic及ssscc性能。
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