本发明专利技术提供高强度高韧性Ｘ９０厚壁无缝管线钢管及其制造方法，该钢种的组成元素的重量配比为：Ｃ：０．０８～０．１２％，Ｓｉ：０．２０～０．３２％，Ｍｎ：１．２５～１．３５％，Ｐ≤０．０１５％，Ｓ≤０．０１０％，Ａｌ：０．０１６～０．０４２％，Ｎｂ：０．０３～０．０５％，Ｖ：０．０５～０．０７％，Ｃｕ：０．１２～０．１８％，该钢中的Ｃｒ、Ｍｏ和Ｎｉ元素的含量根据钢管的壁厚值来确定，其余为铁，杂质元素微量。还提供一种该无缝管线钢的轧制、热处理的生产方法。有益效果是采用微合金化技术，适合壁厚５０ｍｍ以下的厚壁管线的生产，管体整体组织为均匀的回火贝氏体组织，碳当量低，焊接性能良好，低温冲击性能优良，满足深海或者其他寒冷天气对厚壁管线的要求，提高水冷却时钢的淬透性，提高了管线的机械性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金工业的无缝钢管制造技术，涉及一种适用于具有高强度高韧性 X90厚壁无缝管线钢管及其制造方法。
技术介绍
随着近海和深海油田的不断开发，高钢级、大口径和大厚壁管线的需求量正逐步 增加。钢级强度从早先的X52、X56、X60，发展到现在使用比较普遍的X65、X70钢级，更高钢 级的X80、X90钢级已开始批量生产与供货。对管线钢级强度需求的不断提高与海洋石油开 采技术的进步和开采环境的不断严酷是密不可分的。最初开发的油田大多是靠近大陆架的 浅海油气资源，水深从20、30米到100米左右，使用管线X52、X56、X60钢级强度基本就可以 满足要求；随着近年来人类对油气资源需求量的不断增加，越来越多的深海油田不断被开 发，例如墨西哥湾、北海、西非、中国南海以及巴西等深海油田水深都超过1000米，局部甚 至达到1500米，这么深的海洋油田，对海底管线管的压力是相当巨大的，为了保证管线的 输送安全，必须提高管线的钢级强度和壁厚来保证管子抗深海水压外挤的能力。例外，为了 提高效率，油气管道越来越多采用高压、大内径来输送以提高油气资源的输送效率，这样也 要求管线的钢级强度不断提高，壁厚不断增加来保证管线的使用安全性。随着墨西哥湾漏油事件的发生，使得人类对海上油田管线安全性能越来越重视， 无缝管有着焊管无法替代的优势。由于无缝管管体没有整体的焊缝，安全性较焊管更高。海上钻井平台和采油平台不断向深海发展，使用更高钢级的管线可以相对节省钢 材使用量，减轻海油平台自身重量，提高平台使用效率。由于管线服役环境复杂多变，从管线使用安全性考虑，要求生产出来的无缝管线 不仅要有高的屈服强度和抗拉强度，还要求有良好的低温冲击韧性和较低的韧脆转变温 度；此外由于无缝管线都需要焊接连接，还要求钢管具有较好的焊接性能，因此碳当量有严 格的控制；长期在海洋的复杂环境中使用，要求管线还需具备较好的抗海水腐蚀的能力以 及反复多次承受洋流冲击的抗疲劳性能。在环境保护日益受到重视，低碳经济不断成为全球经济发展热点话题的今天，为 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。高强度高韧性厚壁无缝管线钢的主要关键点在于由于碳当量较低，厚壁管线的 淬透性难以得到保证，极易造成心部组织与外表面不一致，由此带来性能不合格，冲击性能 不好以及焊接性能不好等诸多问题。其次，由于管线规格较多较杂，对于同一个钢级来说， 壁厚可能从12mm到50mm不等，壁厚值差别巨大，在热处理淬火过程中冷却速度的差异也较 大。因此对于同一个钢级来说，不同的壁厚值应该采用不同的合金成分设计，这样才能保证 良好的淬透性以及生产成本的经济性。在现今 已有的X70、X80管线产品中，涉及焊管产品的居多，无缝管的较少。而专 门针对X90的大壁厚的无缝管产品目前还没有，但随着石油开采不断向恶劣环境发展的趋势，加之深海蕴藏着丰富的油气资源，高强度高韧性X90厚壁无缝管线的使用前景将会越来越广阔。
技术实现思路
为解决上述技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种高强度高韧性X90厚壁 无缝管线钢管及其制造方法，满足开采深海油田的需要。通过该方法制造的无缝管线管能 达到API 5L的X90钢级。为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是提供一种高强度高韧性X90厚壁无缝 管线钢管，该钢管成分的组成元素的重量配比为c:0. 08 0. 12%, Si 0. 20 0. 32%, Mn 1. 25 1. 35%,P 彡 0. 015%,S ^ 0. 010%,Al 0. 016 0. 042%,Nb 0. 03 0. 05%, V 0. 05 0. 07%, Cu 0. 12 0. 18%, Ca 0. 010 0. 045%，此外，该钢种的 Cr、Mo 和 Ni元素的含量根据钢管的壁厚值来确定当 12 彡壁厚彡 20mm 时， = 0. 10% +tXO. 0020%,、 = 0. 15% +tXO. 0030% ；当 20 <壁厚彡 50mm 时， = 0. 10% +tXO. 0025%,、 = 0. 15% +tXO. 0035% ；其中t为钢管的壁厚以毫米为单位的数值，其余为铁及微量杂质元素。本专利技术还提供轧制高强度高韧性X90厚壁无缝管线钢管的制造方法。本专利技术的有益效果是采用微合金化技术，适合壁厚50mm以内的厚壁钢管的生产， 管体整体组织为均勻的回火贝氏体组织，碳当量低，焊接性能良好，低温冲击性能优良，满 足深海或者其他寒冷天气对厚壁管线的要求，提高水冷却时钢的淬透性，提高了管线的机 械性能。最终调质处理后的成品管屈服强度彡625MPa，延伸率彡20%，-40°C横向全尺寸夏 比冲击功> 150J，纵向冲击功> 160J，冲击断口平均剪切面积> 90%。具体实施例方式结合实施例对本专利技术的高强度高韧性X90厚壁无缝管线钢管及制造方法加以说 明。本专利技术的高强度高韧性X90厚壁无缝管线钢管，钢管组成元素的重量配比为C 0. 08 0. 12%, Si 0. 20 0. 32%, Mn 1. 25 1. 35%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 010%, Al 0. 016 0. 042%,Nb 0. 03 0. 05%,V 0. 05 0. 07%,Cu 0. 12 0. 18%，此外，该钢中 的Cr、Mo和M元素的含量根据钢管的壁厚值来确定当12彡壁厚彡20mm时， = 0. 10% +tX0. 0020% ； ， = 0. 15% +tXO. 0030% ；当20 <壁厚彡50mm时， = 0. 10% +tX0. 0025% ； ， = 0. 15% +tXO. 0035% ；其中t为钢管的壁厚以毫米为单位的数值。其余为铁，杂质元素微量。对主要组成成分选取理由如下碳是传统的强化元素，具有成本低、调控敏感性好的优点。但含量偏高也有对钢 的焊接性能、力学性能及抗氢致裂纹(HIC)性能产生负面影响的缺点。此外碳和钢的强度匹配关系也尤为重要，因含碳量的高低与钢的强度成正比关系，但钢的冲击韧性则明显降 低，满足不了对钢高强度高韧性的要求。良好的焊接性能是输气管线所必需具备的性能，碳 低则相应的焊接性能良好。综合考虑各方面的因素，碳含量控制在0. 12%以下。锰在钢中以固溶强化作用为主。多年的科研和生产实践表明，在微合金结构钢中 锰含量多少和强度成正比关系，其冲击韧性下降率较小，还不影响其脆性转变温度。根据管 线钢技术要求，本设计的管线钢锰含量确定为1. 25 1. 35%。铌是本钢中重要微合金化元素。其提高强度的机理是细晶强化和沉淀强化，细化 晶粒，提高强度但不降低钢的低温冲击韧性，通过析出物的钉扎作用，阻止奥氏体在轧制过 程的晶粒长大。但铌降低钢的高温热塑性从而增加了含铌钢铸坯的热裂倾向。根据轧制钢 管的需要，铌含量控制在0. 03 0. 05%范围。钒钒在轧制过程中应变诱导析出的V(C，N)可阻止形变奥氏体的再结晶，并可阻 止再结晶奥氏体晶粒的粗化，但这种作用随钢中氮含量的降低而减弱，普通氮含量的钒微 合金钢在800°C以下温度会产生较为明显的沉淀强化作用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强度高韧性Ｘ９０厚壁无缝管线钢管，该钢管成分的组成元素的重量配比为：Ｃ：０．０８～０．１２％，Ｓｉ：０．２０～０．３２％，Ｍｎ：１．２５～１．３５％，Ｐ≤０．０１５％，Ｓ≤０．０１０％，Ａｌ：０．０１６～０．０４２％，Ｎｂ：０．０３～０．０５％，Ｖ：０．０５～０．０７％，Ｃｕ：０．１２～０．１８％，Ｃ ａ：０．０１０～０．０４５％，此外，该钢种的Ｃｒ、Ｍｏ和Ｎｉ元素的含量根据钢管的壁厚值来确定：当１２≤壁厚≤２０ｍｍ时，［Ｃｒ］＝０．１０％＋ｔ×０．００２０％，［Ｍｏ］、［Ｎｉ］＝０．１５％＋ｔ×０．００３０％；当２０＜壁厚≤５０ｍｍ时，［Ｃｒ］＝０．１０％＋ｔ×０．００２５％，［Ｍｏ］、［Ｎｉ］＝０．１５％＋ｔ×０．００３５％；其中ｔ为钢管的壁厚以毫米为单位的数值，其余为铁及微量杂质元素。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周家祥，张传友，刘江成，史庆志，江勇，李效华，周晓峰，宗卫兵，
申请(专利权)人：天津钢管集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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