一种大应变X80HD2管线钢管和管线钢管用钢板制造技术

本发明专利技术涉及一种大应变性能的X80级别管线钢板和钢管的制造方法。一种大应变X80HD2管线钢管用钢板，以质量%计含有：碳0.04～0.07%，硅0.15～0.35%，锰1.60～1.70%，磷≤0.008%、硫≤0.003%，铌0.050～0.065%，钛0.012～0.023%，铬0.020～0.030%，铜0.20～0.30%，镍0.20～0.30%，铝0.015～0.025%，氮≤0.004%，硼≤0.0005%，其余为铁和不可避免的杂质。本发明专利技术所述的大应变X80HD2管线钢管具有优异的横向和纵向力学性能，特别是纵向性能保证了在冻土带、地震带等地质条件下地层变动引起的钢管的弯曲变形和应变情况下的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大应变性能的X80级别管线钢板和钢管的制造方法。
技术介绍
随着输油输气工业的发展，一些管线需要铺设在冻土带、地震带、滑坡带等地质条件复杂的地区，这些管线需要经受由于地层移动引起的较大应变。一般性能的管线钢在经过较大的地质条件改变而引起应变后，会引起钢的硬化，从而使钢性能恶化，在钢管内高达8-10Mpa高压下极易造成钢管爆裂和油气泄露的重大安全事故。因此，开发一种应变性能好、易焊接的高级别管线钢具有重大的意义。目前国际上已开发出大应变X80的管线钢板，但大应变钢管生产技术还未完善，特别是横向和纵向性能同时达到大应变钢管技术要求和环缝焊接性能都是这类钢管的限制性瓶颈。本专利技术通过开发先进的冶炼、精炼、连铸、轧制和冷却等钢板生产技术，以及开发钢管卷制的钢管生产技术和环缝焊接等技术，开发出了一种大应变X80HD2管线钢板和钢管。
技术实现思路
本专利技术是为了解决目前大应变管线钢管环焊性能差、工艺稳定性差、纵横性能不能同时达到技术要求、不能大批量稳定生产的缺陷而开发的一种具有良好纵横向性能、低屈强比、高应力比的能够稳定批量生产和应用的大应变X80HD2管线钢，同时开发出了适用于该钢管的环焊工艺技术，不但解决了钢管的大批量生产的难题，更是解决了钢管在实际工程应用中的对接环焊工艺难题，为该类钢管的实际工程应用提供了切实可行的解决方案，具有显著的新颖性和重大的实用价值。本专利技术是通过下述方案实现的：一种大应变X80HD2管线钢管用钢板，以质量%计含有：碳0.04～0.07%，硅0.15～0.35%，锰1.60～1.70%，磷≤0.008%、硫≤0.003%，铌0.050～0.065%，钛0.012～0.023%，铬0.020～0.030%，铜0.20～0.30%，镍0.20～0.30%，铝0.015～0.025%，氮≤0.004%，硼≤0.0005%，其余为铁和不可避免的杂质。优选的，上述钢板的生产工艺路线为：KR搅拌法脱硫→转炉冶炼→CAS精炼→LF精炼→RH精炼，真空脱气去夹杂→板坯连铸→板坯精整→板坯加热→粗轧→精轧→预矫直→MULPIC加速冷却→矫直→冷床冷却→剪切取样和检验→超声波探伤→得钢板入库。优选的，上述KR搅拌法脱硫时工艺参数为：搅拌头转速为90～110转/分钟，加入脱硫剂量为4～8公斤/吨钢，扒渣后铁水亮面达到80%以上，处理周期27～35分钟，处理后铁水中硫含量为0.002～0.004%；所述转炉冶炼时工艺参数为：采用容量为210吨的转炉，转炉氧气流量33000～42000立方米/小时；枪位高度控制在1800～2400mm之间，保证冶炼过程无喷溅；采用高拉补吹模式，TSC时碳含量控制在0.25～0.35%，终点碳控制在0.03～0.04%；冶炼半程倒一次渣，倒渣量约为总渣量的1/3～2/3，控制终点磷含量不大于0.09%。优选的，上述LF精炼时，LF炉冶炼初期加入铝粒或铝块造白渣，采用CaO-SiO2-Al2O3渣系，Al2O3含量大于20%；加热时确保埋弧效果；精炼周期40-55分钟；所述板坯连铸时连铸机断面采用250-300mm×2200mm时拉速波动不大于±0.05米/分钟，钢水过热度控制在15-25℃，结晶器液面波动不大于±5毫米。更为优选的，上述钢管的生产工艺路线为：钢板检验→铣边→预弯→JCO成型→预焊→焊后修补→内焊→外焊→超声波探伤及外观检查→X射线探伤及内焊缝检查→机械扩径→检验试验→管端焊缝磨削→水压试验→管端倒棱→超声波自动探伤→管端磁粉探伤→超声波手工探伤复查管端→X射线探伤→外观和尺寸检查→标识→入库更为优选的，上述管线钢管对接环缝焊接采用半自动焊接工艺：管端检查→管端对接→预热至100-110℃：采用LPG火焰加热→根焊：采用直流焊接电源手工焊机→热焊、填充和盖面焊接：采用半自动焊接机。特别的，上述焊接时焊接电流为230～280V，焊接电压为17～25A，焊接速度为15～25厘米/分钟，层间温度为80～120℃，采用高镍铝低碳焊材。更为特别的，上述板坯连铸过程中铸坯加热时间控制在10-12分钟/厘米，加热后除鳞温度控制在1030～1050℃，粗轧最后两道次轧制压下率≥20%；中间坯厚度100-115mm，开轧温度790-810℃，终轧温度795-815℃，轧后不弛豫，尽快进入ACC水冷区域，终冷温度控制在300～500℃，冷却速度控制在18～22℃/秒。本专利技术的有益效果在于：（1）与现有技术相比，本专利技术所述的一种大应变X80HD2管线钢钢板和钢管及其制造方法提供了详细可行的钢板、钢管制造工艺方法，更重要的是提供了这种成分体系和组织状态下的可行的环焊制造工艺，解决了目前X80级别大应变管线钢管制造和实际应用的限制性瓶颈。（2）本专利技术所述的大应变X80HD2管线钢管具有优异的横向和纵向力学性能，特别是纵向性能保证了在冻土带、地震带等地质条件下地层变动引起的钢管的弯曲变形和应变情况下的安全性。钢的组织是多边形铁素体和贝氏体，以及部分针状铁素体和M-A组元，晶粒度≥11级，在钢管上取横向拉伸试样，横向屈服强度为557～638MPa，横向抗拉强度为670～745MPa，横向延伸率为24～31%，横向屈强比为0.80～0.90；在钢管上取纵向拉伸试样，纵向拉伸曲线为圆屋顶形，纵向屈服强度为515～587MPa，纵向抗拉强度为636～715MPa，纵向屈强比为0.74～0.85，纵向均匀延伸率UEL为7.5～11%，纵向延伸率为44～55%，Rt1.5/Rt0.5为1.105～1.315，Rt2.0/Rt1.0为1.054～1.135；钢管-40℃DWTT剪切面积89～100%，-40℃钢管夏比冲击功为365～456J；钢管焊缝拉伸强度为640～690MPa；环焊焊缝拉伸强度665～705MPa，断于母材，-20℃焊缝中心冲击功为125～175J，热影响区冲击功为190～360J。附图说明图1为实施例1钢板金相组织照片；图2为实施例2钢板金相组织照片；图3为实施例3钢板金相组织照片；具体实施方式：下面通过具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。实施例1：一种大应变X80HD2管线钢管用钢板，以质量%计含有：碳0.04%，硅0.16%，锰1.69%，磷0.007%、硫0.001%，铌0.060%，钛0.014%，铬0.020%，铜0.21%，镍0.22%，铝0.015%，氮0.003%，硼0.0002%，其余为铁和不可避免的杂质；钢板的生产工艺路线为：KR搅拌法脱硫→转炉冶炼→CAS精炼→LF精炼→RH精炼，真空脱气去夹杂→板坯连铸→板坯精整→板坯加热→粗轧→精轧→预矫直→MULPIC加速冷却→矫直→冷床冷却→剪切取样和检验→超声波探伤→得钢板入库；KR搅拌法脱硫时工艺参数为：搅拌头转速为93转/分钟，加入脱硫剂量为4.5公斤/吨钢，扒渣后铁水亮面达到90%上，处理周期29分钟，处理后铁水中硫含量为0.002%；所述转炉冶炼时工艺参数为：采用容量为210吨的转炉，转炉氧气流量33000立方米/小时；枪位高度控制在1800～2300mm之间，保证冶炼过程无喷溅；采用高拉补吹模式，TSC时碳含量控制在0.25%，终点碳控制在0.03%；冶炼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大应变X80HD2管线钢管用钢板，其特征在于：以质量%计含有：碳0.04～0.07%，硅0.15～0.35%，锰1.60～1.70%，磷≤0.008%、硫≤0.003%，铌0.050～0.065%，钛0.012～0.023%，铬0.020～0.030%，铜0.20～0.30%，镍0.20～0.30%，铝0.015～0.025%，氮≤0.004%，硼≤0.0005%，其余为铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种大应变X80HD2管线钢管用钢板，其特征在于：以质量%计含有：碳0.04～0.07%，硅0.15～0.35%，锰1.60～1.70%，磷≤0.008%、硫≤0.003%，铌0.050～0.065%，钛0.012～0.023%，铬0.020～0.030%，铜0.20～0.30%，镍0.20～0.30%，铝0.015～0.025%，氮≤0.004%，硼≤0.0005%，其余为铁和不可避免的杂质。2.一种大应变X80HD2管线钢管用钢板的制备方法，其特征在于：所述钢板的生产工艺路线为：KR搅拌法脱硫→转炉冶炼→CAS精炼→LF精炼→RH精炼，真空脱气去夹杂→板坯连铸→板坯精整→板坯加热→粗轧→精轧→预矫直→MULPIC加速冷却→矫直→冷床冷却→剪切取样和检验→超声波探伤→得钢板入库。3.如权利要求2所述的一种大应变X80HD2管线钢管用钢板的制备方法，其特征在于：所述KR搅拌法脱硫时工艺参数为：搅拌头转速为90～110转/分钟，加入脱硫剂量为4～8公斤/吨钢，扒渣后铁水亮面达到80%以上，处理周期27～35分钟，处理后铁水中硫含量为0.002～0.004%；所述转炉冶炼时工艺参数为：采用容量为210吨的转炉，转炉氧气流量33000～42000立方米/小时；枪位高度控制在1800～2400mm之间，保证冶炼过程无喷溅；采用高拉补吹模式，TSC时碳含量控制在0.25～0.35%，终点碳控制在0.03～0.04%；冶炼半程倒一次渣，倒渣量约为总渣量的1/3～2/3，控制终点磷含量不大于0.09%。4.如权利要求2所述的一种大应变X80HD2管线钢管用钢板的制备方法，其特征在于所述LF精炼时，LF炉冶炼初期加入铝粒或铝块造白渣，采用CaO-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓东，韩启彪，刘志刚，牛延龙，鞠传华，于爽，胡根荣，李敏，赵慧杰，张建辉，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37