一种低成本X80直缝焊管及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种低成本X80直缝焊管及其制备方法，其化学成分，按重量百分比：C0.039％-0.079％，Si0.16％-0.26％，Mn1.33％-1.83％，P≤0.017％，S≤0.0046％，Cr0.14％-0.24％，Nb0.019％-0.059％，V0.019％-0.039％，Ti 0.0051％-0.028％，Al0.011％-0.057％，Ni 0.13％-0.28％，余量为Fe和微量不可避免的杂质，工艺特点，均热温度1120-1220℃，采用两阶段控制轧制，再结晶区轧制温度950-1200℃；第二阶段轧制为非再结晶区轧制，空冷终了温度650-750℃；层流冷却速度：5-25℃/s，采用JCO或UO制管，扩径率e≥t/D，扩径率最大值2.5％，其效果在于低级别钢板制备高级别X80直缝埋弧焊管，强度和塑性指标优良，生产成本降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于管线钢
，具体是一种低成本X80直缝焊管及其制备方法。
技术介绍
随着经济的飞速发展，全球对石油、天然气的需求与日俱增。管道输送作为长距离输送油气最安全的方式之一，备受关注。近年来，X70、X80管线管已经成为管道建设的主流管。通过大量的生产实践，人们发现直缝埋弧焊管当其基体组织为针状铁素体或者是铁素体+珠光体时，特别是X80及其以下级别的钢管，整管扩径后，钢管的强度并不总是高于相应钢板的强度。因此，为了安全，不得不采用同级别钢板制备同级别焊管。这种保守的选材策略，使得管道工程建设过程中的钢板采购成本居高不下。众所周知，相同厚度、相同宽度的管线用热轧板，随着强度级别的降低，钢板制造成本也随之降低。因此，采用低级别钢板制备高级别钢板必将降低管道工程建设成本，这对低迷的钢铁行业意义重大。当前，关于X80钢板及其钢管的文献很多，尚没有利用低级别钢板制备X80直缝焊管的相抵触的公开报道。专利CN201110213737.8公开了一种大变形管线钢管制造工艺控制方法，该方法从理论计算角度出发，提供了合适的制管的工艺参数来提高制管成材率，其主要目的是优化制管工艺本身，而不是为制管选材提供参考。专利CN201110247612.7公开了高强度管线用钢、钢管及其制造方法，该专利钢板的组织类型为(F+B，F体积分数50％-75％)，采用UOE制管，钢管的屈服强度范围为485-690MPa，抗拉强度范围为570-825MPa，未涉及钢板的性能，没有体现低级别钢板制备高级别钢管以及扩径率有最优值的核心特征。专利JP200515823A公开了一种变形性能优良的管线用高强度钢管及其制造方法，其选材策略为钢板采用热处理态组织；另外，钢中还添加了Mo、Mg、Re等元素，生产成本高。专利JP2004124167A、JP2006283147A公开的高强度管线钢板和钢管的生产制造方法，所需钢板的组织为针状铁素体，制管工艺中未明确扩径量具有最优值，不能充分发挥钢材的潜力。专利CN201310090776.2、CN201310039371.6、CN201210327206.6、CN201210152836.4、CN201110179997.8等专利仅公开了管线钢板的制备工艺，未公开设计制管参数。苏志等在中国金属学会轧钢分会焊接钢管学术委员会2011年年会发表的论文《X90直缝埋弧焊管的研制》中指出采用屈服强度范围在500MPa-620MPa的22.9mm厚含Mo钢板试制X90钢管的过程中，制管后的钢板屈服强度上升范围为10MPa-179MPa，这种钢不添加Mo、Cu等元素，且限定了制管扩径的范围，赵波等在《焊管》第35卷第10期发表的论文《制管工艺及应变时效对X70抗大变形钢管性能》指出X70级Φ1016mm×17.5mm钢管的性能与其(F+B)型钢板性比，制管后屈服强度变化范围为-50～172MPa，的影响级水平的钢板制备钢管，从上述现有技术来看，非(F+B)组织类型的钢板，制管扩径后其屈服强度并不一定上升。为了安全，制管选材时，通常采用相同钢板性能不能得到最大程度的利用，从而导致不必要的浪费。综合上述
技术介绍
对于X80直缝焊管无论是从成分设计及其制备方法都存在一些成本高、制备工艺复杂、产品潜力挖掘不充分等问题。
技术实现思路
基于上述X80直缝埋弧焊管生产现状，本专利技术通过成分设计、组织优化以及扩径量限定等措施，实现了采用低级别钢板生产出低成本的X80直缝埋弧焊管。本专利技术打破管道工程建设的传统选材策略，使用(F+B)型热轧钢板取代传统的(F+P)或针状铁素体型热轧钢板，配合优化后的扩径量，低级别钢板可以用于制备高级别钢管。本专利技术中采用屈服强度为450-500MPa，抗拉强度为630-700MPa的(F+B)型热轧钢板，通过UOE或JCOE成型后，钢管各项性能指标均能满足APIX80直缝埋弧焊管的性能要求。为实现本专利技术目的本专利技术采取以下措施：本专利技术中所设计的直缝焊管中各成分的含量范围按重量百分比：C0.039％-0.079％，Si0.16％-0.26％，Mn1.33％-1.83％，P≤0.017％，S≤0.0046％，Cr0.14％-0.24％，Nb0.019％-0.059％，V0.019％-0.039％，Ti0.0051％-0.028％，Al0.011％-0.057％，Ni0.13％-0.28％，余量为Fe和微量不可避免的杂质。本专利技术直缝焊管具有(F+B)的组织特征，其中F体积分数35％-55％。本专利技术中各合金组元的主要作用。C：钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化对提高钢的强度有明显作用，但是提高C含量对钢的延性、韧性和焊接性有负面影响，为此，本专利技术将C含量上限设定为0.079％。近代管线钢的发展过程是不断降低C含量的过程。降低C含量一方面有助于提高钢的韧性，另一方面可改善钢的焊接性能。当C含量过低时，不能充分发挥Nb等元素的沉淀强化作用，本专利技术将C含量下限设定为0.039％。Si：加入Si是为了炼钢过程中脱氧与提高基体的强度，同时具有净化铁素体的作用，降低珠光体的形核倾向。如果添加过量的Si，母材的焊接热影响区的韧性就会显著降低，野外焊接施工性能也会变差。因此，Si含量在本专利技术中设定为0.16-0.26％。Mn：通过固溶强化提高钢的强度，是管线钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化元素。Mn还是扩大γ相区的元素，可降低钢的γ→α相变温度，有助于获得细小的相变产物，可提高钢的韧性、降低韧脆转变温度。为了保证强度与低温韧性之间的平衡，Mn的最低含量设定为1.33％。提高Mn的含量，钢的可淬透性增加，含量增加到一定程度后，会导致焊接性能下降尤其是严重恶化焊接热影响区的韧性。另外，过高的Mn含量还会增加连铸坯中心偏析，使钢板性能的各向异性增加。因此，本专利技术的Mn含量上限设计为1.83％。Nb：是现代微合金化管线钢中最主要的元素之一，对晶粒细化的作用十分明显。通过热轧过程中NbC应变诱导析出阻碍形变奥氏体的回复、再结晶，经过控制轧制和控制冷却使非再结晶区轧制的形变奥氏体组织在相变时转变为细小的相变产物，以使钢具有高强度和高韧性。本专利技术就是配合C含量添加适量Nb发挥NbC的作用，本专利技术选取Nb含量范围0.019％-0.059％。Ti：是强的固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本X80直缝焊管，其特征在于，化学成分，按重量百分比：C0.039％‑0.079％，Si0.16％‑0.26％，Mn1.33％‑1.83％，P≤0.017％，S≤0.0046％，Cr0.14％‑0.24％，Nb0.019％‑0.059％，V0.019％‑0.039％，Ti 0.0051％‑0.028％，Al0.011％‑0.057％，Ni0.13％‑0.28％，余量为Fe和微量不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种低成本X80直缝焊管，其特征在于，化学成分，按重量
百分比：C0.039％-0.079％，Si0.16％-0.26％，Mn1.33％-1.83％，
P≤0.017％，S≤0.0046％，Cr0.14％-0.24％，Nb0.019％-0.059％，
V0.019％-0.039％，Ti0.0051％-0.028％，Al0.011％-0.057％，Ni
0.13％-0.28％，余量为Fe和微量不可避免的杂质。
2.一种权利要求1所述的低成本X80直缝焊管的制备方法，其
特征在于，采用的工艺路线为：备料→转炉或电炉冶炼→炉外精炼→
连铸→板坯再加热→控轧控冷→钢板性能检验与定尺→JCOE或
UOE制管，
具体步骤为:
a)对设定成分控制范围内的铸态坯料清理后进行均热处理，温度控
制在1120-1220℃的范围内；
b)对出炉后的坯料进行高压水除鳞，去除坯料在加热过程中所产生
的氧化铁皮；
c)采用两阶段控制轧制，对除鳞后的坯料立即进...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文月，任毅，张禄林，高红，王爽，张帅，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21