40mm～60mm厚壁大口径高钢级管线管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种40mm～60mm厚壁大口径高钢级管线管的制造方法，通过电炉、精炼炉、真空炉VD、Ti处理，四流连铸成Φ450mm、Φ500mm断面钢坯；再经冷定心、环形加热炉加热、热穿孔、连轧机组连轧、定径、冷矫直制成钢管；最后在步进式高、低温炉内分别进行浸入旋转式内喷外淋水淬火和回火、热矫直、空冷完成无缝管线管的制造。本发明专利技术有益效果是：利用高精度轧制提供高尺寸精度的管材，浸入旋转式内喷外淋热处理技术得到性能均匀稳定的40mm到60mm厚壁、406.4mm到508mm大口径、高强度、低屈强比、高延展性、高伸长率的优异低温冲击性能管线管，满足集输、长输、特殊用途管道的输送要求。

40mm ~ 60mm thick wall large diameter high steel grade pipeline pipe and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
40mm～60mm厚壁大口径高钢级管线管及其制造方法
本专利技术涉及油气输送、无缝管制造领域，特别涉及是一种40mm及以上厚壁大口径高钢级管线管及其制造方法。
技术介绍
随着石油天然气的需求与日俱增，极冷、深海等恶劣环境的油气田开发，高压、大口径、厚壁发展已经成为油气开发设计的趋势。为了满足开采的要求，从安全可靠运行角度，大壁厚大口径高强度是设计首选。无缝管在厚壁、耐腐性性能等方面优于焊接钢管。提高强度或者提高壁厚都存在成分设计、性能设计以及焊接等问题，对管材性能要求十分苛刻。通常厚壁管为25.4～36mm，而随着更高抗挤毁强度的设计需求，40mm及以上厚壁大口径管线管得需求与日俱增。同时对轧制工艺、热处理工艺也提出新的要求，按406PQF、508PQF轧机的设计能力，针对与406.4mm外径最大壁厚可以生产60mm，457.2mm外径可以生产50mm，508mm外径可以生产50mm等。460PQF和508PQF不同机组生产最大外径不同，即使生产相同规格采用的铸坯规格、孔型设计等是不同的，460PQF机组生产出的规格相比508PQF机组轧制比低，会存在夹层、性能低等问题，对于大口径大厚壁的管线管优先选择可以实现轧制比大于3的机组，优先选择508PQF机组。中国专利公开号CN101287853A公开了“管线用无缝钢管及其制造方法”，主要针对于厚壁管，通过大量添加Mo元素0.4～1.2％来实现高强度、韧性和耐腐蚀性能，针对管线管考虑材料的焊接性能，行业标准最大值也不能超过0.5％，所以不属于同一管线管领域；中国专利公开号CN101417296A公开了“直径为Φ219.0～460mm的大口径高钢级耐腐蚀无缝管的制造方法”，仅设计219.1-460mm范围内，460PQF轧制机组范围；中国专利公开号CN2008101512321公开了“高强高韧X70厚壁无缝管线钢及制造方法”，是主要针对于壁厚≤36mm及以下460PQF轧机范围的无缝管线管，壁厚范围有限和有着不同的轧制机组。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的第一个目的是提供一种40mm及以上厚壁大口径高钢级管线管；第二个目的是提供一种制造40mm及以上厚壁大口径高钢级管线管的方法。有利于解决壁厚大于40mm及以上管线管的冶炼、轧制和热处理等生产难题，提供安全可靠的厚壁管道，解决油气输送过程中的安全设计问题。为实现上述第一个目的，本专利技术采用的技术方案是：一种40mm～60mm厚壁大口径高钢级管线管，成分重量％为：C0.06～0.16％，Si0.10～0.45％，Mn1.25～1.80％，Al0.020～0.060％，Nb0.020～0.050％，V0.03～0.09％，Ni0.20～0.50％，Mo0.20～0.50％，Cr0.20～0.50％，Ca≤0.006％，N0.003～0.010％，0.20％≤CEpcm≤0.28％，0.005％≤Ti≤0.020％，0.36％≤CEΠW≤0.44％，Al/N≥2，V+Nb+Ti≤0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。所述厚壁大口径≥406.4mm。本专利技术采用的另一个技术方案是：一种40mm～60mm厚壁大口径高钢级管线管制造方法，包括步骤如下：(1)电炉冶炼：将重量％为：C0.06～0.16％，Si0.10～0.45％，Mn1.25～1.80％，Al0.020～0.060％，Nb0.020～0.050％，V0.03～0.09％，Ni0.20～0.50％，Mo0.20～0.50％，Cr0.20～0.50％，Ca≤0.006％，N0.003～0.010％，0.20％≤CEpcm≤0.28％，0.005％≤Ti≤0.020％，0.36％≤CEΠW≤0.44％，Al/N≥2，V+Nb+Ti≤0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质无缝钢管成分通过100T电炉EAF、精炼LF炉、真空炉VD、Ti处理，四流连铸成Φ450mm、Φ500mm断面钢坯；(2)PQF轧机轧制：将步骤(1)的钢坯进行冷定心、环形加热炉加热、热穿孔、Φ508PQF连轧机组连轧、定径、冷矫直制成钢管；(3)调质处理：将步骤(2)的钢管在步进式高、低温炉内分别进行浸入旋转式内喷外淋水淬火和回火、热矫直、空冷完成无缝管线管的制造；所述的40mm～60mm厚壁厚壁大口径高钢级管线管制造方法获得满足X65Q及以上钢级的管线管，屈服强度≥455MPa、抗拉强度≥535MPa，冲击性能0℃≥250J，硬度≤250HV10。所述步进式高温炉内加热温度为900～980℃，保温时间为15～45min，高压水除鳞，进行淬火水冷然后在步进式低温炉炉中加热为600～710℃保温20～60min，进行回火空冷。所述热矫直采用500～630℃高温，外径公差≤±0.5％D，壁厚公差-3.0mm～3.7mm，不圆度≤1.5％D，直度整体小于0.15％L。本专利技术的有益效果是：1)低碳高锰高碳当量，添加Cr、Mo、Ni合金，冶炼工艺采用微Ti处理、纯钙丝夹杂物球化处理，进行喷粉工艺，降低杂质S的含量。2)Φ508PQF轧机组结合高端热轧控制技术得到不同尺寸的优质管体，外径尺寸精度±0.5％OD，壁厚精度-3.0mm～3.7mm。3)浸入旋转式内喷外淋水淬火和回火空冷调质工艺保证管体性能，选择合理热矫直温度≥450℃，最大限度地降低了钢管的残余应力。4)生产40mm及以上厚壁、406.4mm及以上大口径、高强度、低屈强比、高延展性、高伸长率，优异的低温冲击性能的管线管，满足集输、长输、特殊用途管道的输送要求。附图说明图1为本专利技术的X70Q钢级管线管的金相组织示意图；图2为本专利技术的X70Q钢级管线管的低温系列韧性曲线。具体实施方式结合附图及实施例对本专利技术的提供一种40mm及以上厚壁大口径高钢级管线管及其制造方法加以说明。本专利技术的一种40mm～60mm厚壁大口径高钢级管线管成分重量％为：C0.06～0.16％，Si0.10～0.45％，Mn1.25～1.80％，Al0.020～0.060％，Nb0.020～0.050％，V0.03～0.09％，Ni0.20～0.50％，Mo0.20～0.50％，Cr0.20～0.50％，Ca≤0.006％，N0.003～0.010％，0.20％≤CEpcm≤0.28％，0.005％≤Ti≤0.020％，0.36％≤CEΠW≤0.44％，Al/N≥2，V+Nb+Ti≤0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质，如图1所示的X70Q钢级管线管的金相组织示意图。对配制钢种成分的化学成分说明：C：是强化元素，综合考虑碳含量对钢的强度和韧性的影响和成本，以及抗腐蚀性能，把C含量控制在0.06～0.16％之间。如表1中的实施例中的C含量。Si：Si是脱氧所必要的元素，提高钢的强度，所以将其含量限止在0.10～0.45％范围内。如表1中的实施例中的Si含量。Mn：Mn是必须的强化元素，保证管体的性能，属于低碳高锰设计，所以将其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种40mm～60mm厚壁大口径高钢级管线管，其特征是：该管线管成分重量％为：C0.06～0.16％，Si 0.10～0.45％，Mn 1.25～1.80％，Al 0.020～0.060％，Nb 0.020～0.050％，V0.03～0.09％，Ni 0.20～0.50％，Mo 0.20～0.50％，Cr0.20～0.50％，Ca≤0.006％，N 0.003～0.010％，0.20％≤CEpcm≤0.28％，0.005％≤Ti≤0.020％，0.36％≤CE

【技术特征摘要】
1.一种40mm～60mm厚壁大口径高钢级管线管，其特征是：该管线管成分重量％为：C0.06～0.16％，Si0.10～0.45％，Mn1.25～1.80％，Al0.020～0.060％，Nb0.020～0.050％，V0.03～0.09％，Ni0.20～0.50％，Mo0.20～0.50％，Cr0.20～0.50％，Ca≤0.006％，N0.003～0.010％，0.20％≤CEpcm≤0.28％，0.005％≤Ti≤0.020％，0.36％≤CEΠW≤0.44％，Al/N≥2，V+Nb+Ti≤0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的一种40mm～60mm厚壁大口径高钢级管线管，其特征是：厚壁大口径≥406.4mm，外径尺寸精度±0.5％OD，壁厚精度-3.0mm～3.7mm。


3.一种根据权利要求1所述的40mm～60mm厚壁大口径高钢级管线管制造方法，包括步骤如下：
(1)电炉冶炼：将重量％为：C0.06～0.16％，Si0.10～0.45％，Mn1.25～1.80％，Al0.020～0.060％，Nb0.020～0.050％，V0.03～0.09％，Ni0.20～0.50％，Mo0.20～0.50％，Cr0.20～0.50％，Ca≤0.006％，N0.003～0.010％，0.20％≤CEpcm≤0.28％，0.005％≤Ti≤0.020％，0.36％≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳，刘金海，张哲平，丛国元，刘江成，赵兴亮，赵春辉，张国柱，赵苏娟，陈燕，胡希达，田琨，
申请(专利权)人：天津钢管制造有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12